Evaluation of the biostimulant effects of two Chlorophyta microalgae on tomato (Solanum lycopersicum)

Resumo

Microalgas eucarióticas da divisão Chlorophyta são usadas em várias bio-indústrias devido à sua capacidade de produzir compostos de alto valor; alguns destes compostos apresentam propriedades bioestimulantes quando aplicados em plantas, solo ou meio de crescimento em câmaras hidropônicas. O primeiro objetivo deste estudo foi avaliar se Chlamydomonas reinhardtii cc 124 e Chlorella sp. MACC-360 teve efeito bioestimulante sobre Solanum lycopersicum L. O segundo objetivo foi investigar a importância do modo e tempo de aplicação e; o terceiro objetivo foi revelar ações específicas das duas linhagens de alga. Os tomateiros foram cultivados em vasos estratificados com argila no fundo e preenchidos com a mistura de solo e vermiculita. Foram conduzidos dois conjuntos de experimentos nos quais o solo e as folhas das plantas foram submetidos ao tratamento com algas vivas e extrato de algas, respectivamente. No primeiro conjunto, a centrifugação foi empregada para separar a suspensão de cultura (SC), e o sedimento de algas resultante foi então re-suspenso em água (CCS). Esta mistura foi aplicada ao solo semanalmente, enquanto as folhas foram pulverizadas quinzenalmente com o extrato de algas (suspensão de algas interrompida por células – SIC). Foram realizadas análises do processo de floração, morfologia das plantas, características dos frutos e conteúdo de pigmentos. No segundo conjunto de experimentos, a suspensão de cultura per se (SC) foi aplicada ao solo semanalmente e o SIC foi pulverizado nas folhas quinzenalmente. Foram examinados a cinética de floração, capacidade reprodutiva e parâmetros fotossintéticos. Ambas as cepas de algas resultaram em um aumento no teor de pigmento, peso do fruto e diâmetro do fruto do tomate. Ambas as cepas de algas resultaram em um aumento no teor de pigmento, peso do fruto e diâmetro do fruto do tomate. A Chlorela induziu a floração precoce e o desenvolvimento de frutos, enquanto a Chlamydomonas atrasou significativamente essas funções marcantes. A Chlorella facilitou a conversão de energia luminosa em energia química, enquanto Chlamydomonas aumentou a proteção dos parâmetros fotossintéticos. Ambas cepas aumentaram o diferencial de temperatura da folha, bem como a espessura da folha. No geral, ambas as cepas de algas estimularam importantes funções agronómicas valiosas no tomate.

Abstract

Eukaryotic microalgae from the Chlorophyta division are used in various bio-industries due to their ability to produce high value compounds. Some of these compounds show plant biostimulant properties when applied to plants, soil or growth medium in hydroponic chambers. The first objective of this study was to evaluate if Chlamydomonas reinhardtii cc 124 and Chlorella sp. MACC-360 had biostimulant effect on Solanum lycopersicum L. The second objective was to investigate the importance of the application mode and time. The third goal was to reveal strain-specific actions of the two algae strains. Tomato plants were grown in pots layered with clay at the bottom and filled with the mixture of soil and vermiculate. In two sets of experiments the soil and plant leaves were treated with living algae and algal extract, respectively. In the first set, the culture suspension (CS) was centrifuged, the algae pellet was re-suspended in water (CCS), and this was applied weekly to soil, while algae extract (cell disrupted algae suspension – CDS) was sprayed on leaves bi-weekly. The flowering process, plant morphology, fruit features and pigment contents were analyzed. In the second set of experiments, the culture suspension per se (CS) was applied to the soil weekly and CDS was sprayed on leaves bi-weekly. Flowering kinetics, reproductive capacity and photosynthetic parameters were examined. Both algae strains increased pigment content, fruit weight and fruit diameter of tomato. Plants that received initial algae treatment at an advanced age performed better than those initially treated at a young age. Chlorella induced early flowering and fruit development while Chlamydomonas significantly delayed these milestone functions. Chlorella promoted conversion of light energy to chemical energy, while Chlamydomonas enhanced protection of photosynthetic parameters. Both strains increased leaf temperature differential as well as leaf thickness. Overall, both algae strains stimulated important agronomic-valuable functions in tomato.