Biotechnological innovations in soil health management: a systematic review of integrating microbiome engineering, bioinformatics, and sustainable practices

Resumo

Solos férteis nutrem a vida vegetal, animal e humana. No entanto, a exploração do solo é responsável pela maioria das práticas agrícolas ineficientes, perda de florestas, aquecimento global e erosão superficial. É necessária tecnologia para reparar o solo e melhorar seu desempenho. Esta revisão sistemática examina como a engenharia do microbioma, a bioinformática e a agricultura de precisão podem melhorar o solo e a sustentabilidade. As revisões investigam como a engenharia do microbioma, a bioinformática e a agricultura de precisão influenciam a fertilidade do solo, a produção de alimentos e a resiliência. Esta revisão visa identificar lacunas de conhecimento e usar dados existentes para criar estratégias de desenvolvimento agrícola de longo prazo. Uma busca bibliográfica abrangente foi conduzida sobre inoculantes microbianos, interações planta-microbioma e microbioma do solo. A pesquisa investigou 67 publicações revisadas por pares publicadas na última década para determinar como a tecnologia afeta os ecossistemas agrícolas. As teorias de engenharia do microbioma, bioinformática e agricultura de precisão ajudam a aumentar a diversidade microbiana, simular o solo e melhorar os métodos de cultivo. Apesar do otimismo, custo, complexidade e questões éticas permanecem como desafios significativos. A pesquisa precisa avançar para ampliar as soluções de saúde do solo fornecidas pela biotecnologia, abordando ao mesmo tempo as questões de custo. A revisão investiga como os métodos agrícolas tradicionais podem sinergizar com a tecnologia moderna para desenvolver sistemas agrícolas sustentáveis.

Abstract

Fertile soil nourishes plant, animal, and human life. However, soil exploitation is responsible for the majority of inefficient agricultural practices, forest loss, global warming, and surface erosion. Technology is required to repair soil and improve its performance. This systematic review examines how microbiome engineering, bioinformatics, and precision agriculture might improve soil and sustainability. The reviews investigate how microbiome engineering, bioinformatics, and precision farming influence soil fertility, food production, and resilience. This review aims to uncover knowledge gaps and use existing data to create long-term agricultural development strategies. A thorough literature search was conducted on microbial inoculants, plant-microbe interactions, and soil microbiome. The research investigated 67 peer-reviewed publications published over the last decade to determine how technology affects agricultural ecosystems. Microbiome engineering, bioinformatics, and precision agriculture theories help to increase microbial diversity, simulate soil, and improve farming methods. Despite their optimism, cost, complexity, and ethics remain significant challenges. Research needs to advance in order to scale up soil health solutions that biotechnology provides while addressing cost issues. The review investigates how traditional farming methods can synergize with modern technology to develop sustainable agricultural systems as shown in graphical abstract.