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Artigo

The potential use of Chlamydomonas reinhardtii and Chlorella sorokiniana as biostimulants on maize plants

Resumo

A deficiência de nitrogênio e o estresse hídrico estão entre os principais fatores de estresse enfrentados pelas plantas, com consequências negativas para a produção agrícola. O uso de bioestimulantes vegetais é uma aplicação muito promissora na agricultura para melhorar o rendimento das culturas, mas especialmente para prevenir o efeito dos estresses abióticos. Os bioestimulantes derivados de algas representam uma ferramenta eficiente para estimular o desenvolvimento radicular: enquanto as macroalgas já foram amplamente adotadas como fonte de bioestimulantes para melhorar o crescimento e a resiliência das plantas, há muito menos informações disponíveis sobre as microalgas. O objetivo deste trabalho é investigar a capacidade estimulante nas raízes do milho de duas espécies de algas verdes, Chlamydomonas reinhardtii e Chlorella sorokiniana, sendo respectivamente o organismo modelo para Chlorophyta e uma das espécies mais promissoras para o cultivo de microalgas em escala industrial. Os resultados obtidos demonstram que tanto as células de C. reinhardtii quanto as de C. sorokiniana promoveram o desenvolvimento do sistema radicular do milho em comparação com o controle negativo não tratado. A C. sorokiniana aumentou especificamente o número de raízes secundárias, enquanto o aumento do acúmulo de micronutrientes nas raízes e nos brotos foi medido no caso das plantas tratadas com C. reinhardtii. Quando esses bioestimulantes derivados de microalgas foram aplicados em plantas cultivadas em condições de estresse, como deficiência de nitrogênio, foi observado um melhor desenvolvimento do sistema radicular no caso das plantas tratadas com biomassa de C. sorokiniana. O cultivo de microalgas para a produção de bioestimulantes pode, portanto, ser considerado um processo de base biológica que oferece soluções para melhorar a resiliência das plantas em condições de estresse.



Abstract

Nitrogen deficiency and drought stress are among the major stresses faced by plants with negative consequence on crop production. The use of plant biostimulants is a very promising application in agriculture to improve crop yield, but especially to prevent the effect of abiotic stresses. Algae-derived biostimulants represent an efficient tool to stimulate the root development: while macroalgae have already been widely adopted as a source of biostimulants to improve plants growth and resilience, far less information is available for microalgae. The objective of this work is to investigate the stimulant ability on maize roots of two green algae species, Chlamydomonas reinhardtii and Chlorella sorokiniana, being respectively the model organism for Chlorophyta and one of the most promising species for microalgae cultivation at industrial scale. The results obtained demonstrate that both C. reinhardtii and C. sorokiniana cells promoted the development of maize root system compared to the untreated negative control. C. sorokiniana specifically increased the number of secondary roots, while improved micro-nutrients accumulation on roots and shoots was measured in the case of C. reinhardtii treated plants. When these microalgae-derived biostimulants were applied on plants grown in stress conditions as nitrogen deficiency, improved development of the root system was measured in the case of plants treated with C. sorokiniana biomass. Microalgae cultivation for biostimulant production can thus be considered as a bio-based process providing solutions for improving plant resilience toward stress conditions.


F. Martini
G. Beghini
L. Zanin
Z. Varanini
A. Zamboni
M. Ballottari

2021 - Algal Research

Palavras-chave:

Microalgas, bioestimulantes, análise ionômica, milho, sistema radicular, estresse abiótico

Termos de indexação:

Deficiência de nitrogênio, estresse abiótico, resiliência vegetal, agricultura sustentável, nutrição vegetal, micronutrientes

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