Biostimulant properties of cyanobacterial hydrolysate related to polyamines

Resumo

O desenvolvimento de fontes novas e naturais promotores de crescimento vegetal é essencial para garantir a produção segura e sustentável de vegetais para consumo humano. Nos últimos anos, o potencial das microalgas  tem sido investigado. A biomassa de Arthrospira platensis (Spirulina platensis) é uma fonte proteica reconhecida e sua hidrólise enzimática contém moléculas como poliaminas com potencial para promover o crescimento vegetal. Portanto, o objetivo do presente estudo foi investigar as propriedades bioativas da biomassa hidrolisada de A. platensis. Bioensaios foram realizados para determinar a bioatividade semelhante a auxina e semelhante a citocinina dos hidrolisados. Além disso, seu efeito sobre o crescimento de mudas de alface foi investigado e produção em sistema orgânico realizada onde o rendimento e os níveis de poliamina livre nas folhas de alface foram quantificados. Os hidrolisados tiveram um efeito do tipo citocinina no bioensaio. As aplicações foliares promoveram o crescimento de mudas de alface, sendo o hidrolisado de reação de 4 h (Sph4) o mais eficaz em promover o crescimento e aumentar o teor de espermina em 64% nas folhas de alface. A concentração de poliamina também foi comparada em A. platensis não hidrolisada e Sph4. A hidrólise resultou em um aumento de 34% no conteúdo de espermina. Concluiu-se que o Sph4 é um promotor de crescimento vegetal natural que pode ser utilizado como matéria-prima para biofertilizantes, e a espermina pode ser um composto ativo e um indicador metabólico da bioatividade do Sph4.

Abstract

Developing new and natural sources of plant growth promotors is essential to ensure the safe and sustainable production of vegetables for human consumption. In recent years, the potential of microalgae as plant biostimulants has been investigated. Arthrospira platensis (Spirulina platensis) biomass is a recognized protein source and its enzymatic hydrolysis contains molecules such as polyamines with potential to promote plant growth. Therefore, the aim of the present study was to investigate the biostimulant properties of hydrolyzed biomass of A. platensis. Bioassays were performed to determine auxin-like and cytokinin-like bioactivity of the hydrolysates. In addition, its effect on lettuce seedling growth was investigated and an organic system field trail performed where yield and free polyamine levels in leaves quantified. The hydrolysates had a cytokinin-like effect in the bioassay. Foliar applications promoted the growth of lettuce seedlings with the 4-h reaction hydrolysate (Sph4) being the most effective at promoting growth and increasing the spermine content by 64% in the lettuce leaves. The polyamine concentration was also compared in non-hydrolyzed A. platensis and Sph4. Hydrolysis resulted in a 34% increase in spermine content. It was concluded that Sph4 is a natural plant growth promoter that can be used as a raw material for biostimulants, and spermine could be an active compound and a metabolic indicator of Sph4 bioactivity.