Toward the molecular understanding of the action mechanism of Ascophyllum nodosum extracts on plants

Resumo

A importância dos bioestimulantes, definidos como agentes promotores do crescimento de plantas que diferem notavelmente dos fertilizantes, está aumentando continuamente por causa de sua contribuição potencial para uma estratégia mundial para garantir a produção de alimentos sem sobrecarregar o meio ambiente. Com base em evidências folclóricas e estudos etnográficos, as algas têm sido úteis para diversas atividades humanas ao longo do tempo, incluindo medicina e agricultura. Atualmente, os extratos de algas marinhas, especialmente os derivados da brownalga comum Ascophyllum nodosum, representam uma interessante categoria de biofertilizantes. Embora os extratos de A. nodosum (ANEs abreviados) sejam facilmente usados por causa de sua capacidade de melhorar o crescimento da planta e mitigar estresses abióticos e bióticos, insights fundamentais sobre como essas respostas positivas são realizadas ainda são fragmentários. Geralmente, os efeitos dos ANEs nas plantas têm sido atribuídos ao seu conteúdo hormonal, seu valor de micronutrientes e/ou à presença de polissacarídeos específicos de algas, betaínas, poliaminas e compostos fenólicos que, sozinhos ou em conjunto, provocariam os efeitos fenotípicos observados. efeitos. No entanto, apenas algumas dessas hipóteses foram validadas no nível molecular. A transcriptômica e a metabolômica estão surgindo como ferramentas para dissecar os mecanismos de ação exercidos pelos ANEs. Aqui, fornecemos uma visão geral dos dados disponíveis em plantasmoleculares que lançam luz sobre as vias moduladas por ANEs que promovem o crescimento vegetal e tornam as plantas mais resistentes a diversos estresses, abrindo caminho para a elucidação do modus operandi desses extratos

Abstract

The importance of biostimulants, defined as plant growth-promoting agents that differ notably from fertilizers, is increasingsteadily because of their potential contribution to a worldwide strategy for securing food production without burdening theenvironment. Based on folkloric evidence and ethnographic studies, seaweeds have been useful for diverse human activitiesthrough time, including medicine and agriculture. Currently, seaweed extracts, especially those derived from the common brownalga Ascophyllum nodosum, represent an interesting category of biostimulants. Although A. nodosum extracts (abbreviatedANEs) are readily used because of their capacity to improve plant growth and to mitigate abiotic and biotic stresses, fundamentalinsights into how these positive responses are accomplished are still fragmentary. Generally, the effects of ANEs on plants havebeen attributed to their hormonal content, their micronutrient value, and/or the presence of alga-specific polysaccharides,betaines, polyamines, and phenolic compounds that would, alone or in concert, bring about the observed phenotypic effects.However, only a few of these hypotheses have been validated at the molecular level. Transcriptomics and metabolomics are nowemerging as tools to dissect the action mechanisms exerted by ANEs. Here, we provide an overview of the available in plantamolecular data that shed light on the pathways modulated by ANEs that promote plant growth and render plants more resilient todiverse stresses, paving the way toward the elucidation of the modus operandi of these extracts