Biofertilizers function as key player in sustainable agriculture by improving soil fertility, plant tolerance and crop productivity

Resumo

As estratégias atuais de gestão do solo dependem principalmente de fertilizantes químicos inorgânicos, o que representa uma séria ameaça à saúde humana e ao meio ambiente. A exploração de micróbios benéficos como biofertilizantes tornou-se de suma importância no setor agrícola devido ao seu papel potencial na segurança alimentar e na produção sustentável de culturas. As abordagens ecológicas inspiram uma ampla gama de aplicações de bactérias promotoras do crescimento vegetal (BPCV), fungos endomicorrízicos e ectomicorrízicos, cianobactérias e muitos outros organismos microscópicos úteis, levando a uma melhor absorção de nutrientes, crescimento vegetal e tolerância das plantas ao estresse abiótico e biótico. A presente revisão destacou as características funcionais das culturas mediadas por biofertilizantes, tais como o crescimento e a produtividade das plantas, o perfil nutricional, a defesa e a proteção das plantas, com especial ênfase na sua função de ativar vários genes relacionados com o crescimento e a defesa na rede de sinalização das vias celulares para provocar uma resposta celular e, consequentemente, melhorar as culturas. O conhecimento adquirido a partir da literatura aqui avaliada irá ajudar-nos a compreender as bases fisiológicas dos biofertilizantes para uma agricultura sustentável, reduzindo os problemas associados à utilização de fertilizantes químicos.

Abstract

Current soil management strategies are mainly dependent on inorganic chemical-based fertilizers, which caused a serious threat to human health and environment. The exploitation of beneficial microbes as a biofertilizer has become paramount importance in agriculture sector for their potential role in food safety and sustainable crop production. The eco-friendly approaches inspire a wide range of application of plant growth promoting rhizobacteria (PGPRs), endo- and ectomycorrhizal fungi, cyanobacteria and many other useful microscopic organisms led to improved nutrient uptake, plant growth and plant tolerance to abiotic and biotic stress. The present review highlighted biofertilizers mediated crops functional traits such as plant growth and productivity, nutrient profile, plant defense and protection with special emphasis to its function to trigger various growth- and defense-related genes in signaling network of cellular pathways to cause cellular response and thereby crop improvement. The knowledge gained from the literature appraised herein will help us to understand the physiological bases of biofertlizers towards sustainable agriculture in reducing problems associated with the use of chemicals fertilizers.