Scientific basis for the use of minimally processed homogenates of Kappaphycus alvarezii (red) and Sargassum wightii (brown) seaweeds as crop biostimulants
Resumo
Os extratos de algas marinhas atuam como bioestimulantes que aumentam a produtividade e a qualidade das culturas e melhoram o estresse. Os constituintes precisos e o mecanismo por trás das respostas positivas ainda permanecem indefinidos e especulativos. Uma investigação aprofundada foi contemplada para revelar os metabólitos que se tornam constituintes dos extratos após o processamento de algas marinhas e avaliar se eles estão presentes em concentrações fisiologicamente relevantes em um determinado nível de aplicação foliar. O(s) homogeneizado(s) minimamente processado(s) (MPHs) de Kappaphycus alvarezii (KA) e Sargassum wightii (SW) foram caracterizados bioquimicamente. Em dois experimentos diferentes, seis formulações diferentes preparadas usando um ou ambos os MPHs em proporções variando de 0 a 100% foram testadas em tomate em três níveis de diluição de 0%, 0,8% e 1,6%, sob condições bem irrigadas e com umidade do solo. condições de déficit. Os dois MPHs diferiam entre si no que diz respeito à composição e ao conteúdo. O rendimento do tomate aumentou em relação ao controle ao nível de aplicação de 0,8% em ambos os regimes hídricos, mas também aumentou em concentrações mais elevadas sob coação. As formulações feitas usando apenas um dos dois MPHs de algas marinhas (KA:SW 0:100 e 100:0) registraram rendimentos 20-31% maiores em relação ao controle, embora as formulações combinadas usando pelo menos 60% de qualquer um dos MPHs também produzissem rendimentos mais elevados . Ambos os MPHs continham ácido gálico, hidrato de catequina, mio-inositol, manitol, glicina, leucina, putrescina, tiramina, AIA, canavanina e muitos outros compostos bioativos relatados com funções e modo de ação definidos. Ao nível de aplicação de 0,8%, deduziu-se que muitos destes compostos estavam presentes em concentrações fisiologicamente relevantes. Isto foi inferido com base nas concentrações citadas na literatura dos mesmos compostos que provocaram uma resposta benéfica nas plantas após aplicação exógena na forma pura. Está implícito que múltiplos compostos bioativos em extratos de algas marinhas atuam em conjunto e melhoram o desempenho da planta na totalidade, apesar de possíveis interações sinérgicas ou antagônicas entre eles. As descobertas prescrevem uma base científica para a formulação de outros bioestimulantes de algas marinhas e para a determinação de suas doses ideais de aplicação.
Abstract
Seaweed extracts act as biostimulants that boost crop −productivity, −quality and ameliorate stress. The precise constituents and mechanism behind the positive responses have still remained elusive and speculative. In-depth investigation was contemplated to reveal the metabolites that become constituent of extracts after seaweed processing and appraise whether they are present in physiologically relevant concentration at a given foliar application level. The minimally processed homogenate(s) (MPHs) of Kappaphycus alvarezii(KA) and Sargassum wightii (SW) were biochemically characterized. In two different experiments, six different formulations prepared using one or both of MPHs in proportions ranging from 0 to 100 % were assayed on tomato at three dilution levels of 0 %, 0.8 %, and 1.6 %, under well-watered and soil-moisture deficit conditions. The two MPHs differed between them with respect to composition and content. The tomato yield increased over control at 0.8 % application level under both water regimes, but also increased at higher concentrations under duress. The formulations made using only one of the two seaweed MPHs (KA:SW 0:100 and 100:0) recorded 20–31 % higher yields over control, although combined formulations using at least 60 % of either of the MPHs also produced higher yield. Both the MPHs contained gallic acid, catechin hydrate, myo-inositol, mannitol, glycine, leucine, putrescine, tyramine, IAA, canavanine, and many other reported bioactive compounds having defined roles and mode of action. At the application level of 0.8 %, many of these compounds were deduced to be present in physiologically relevant concentrations. This was inferred based on the literature cited concentrations of same compounds that elicited beneficial plant response upon exogenous application in pure form. It is implied that multiple bioactive compounds in seaweed extracts act in tandem and improve plant performance in totality, despite possible synergistic or antagonistic interactions among them. The findings prescribe a scientific basis for formulating other seaweed biostimulants and determining their optimal application doses.
Pradipkumar Vaghela
Khanjan Trivedi
Vijay Anand K Gopalakrishnan
Harshad Brahmbhatt,
Jibananand Nayak
Kinjal Khandhediya
Kamalesh Prasad
Kinjal Moradiya
Denish Kubavat
Lakhya Jyoti Konwar
V. Veeragurunathan
P. Gwen Grace
Arup Ghosh
2023 - Algal Research
