Unravelling the secrets of soil microbiome and climate change for sustainable agroecosystems

Resumo

O microbioma do solo exibe uma função importante no ecossistema, e sua resposta às mudanças climáticas é de suma importância para agroecossistemas sustentáveis. Os macronutrientes, micronutrientes e constituintes adicionais vitais para o crescimento das plantas são ciclados biogeoquimicamente sob a regulação do microbioma do solo. Identificar e prever o efeito das mudanças climáticas no microbioma do solo e nos serviços ecossistêmicos é a necessidade do momento para abordar um dos maiores desafios globais do tempo presente. O impacto das mudanças climáticas na estrutura e função do microbioma do solo é uma grande preocupação, explicada por um ou mais fatores de sustentabilidade em torno de resiliência, relutância e retrabalho. No entanto, pesquisas passadas revelaram que intervenções microbianas têm o potencial de regenerar solos e melhorar a resiliência das culturas a fatores de mudança climática. Os métodos usados incluem o uso da capacidade inata dos micróbios do solo para sequestro de carbono, rizoremediação, biofertilização, quebra mediada por enzimas, fitoestimulação, biocontrole de patógenos de plantas, antibiose, indução de vias de defesa antioxidativa, resposta de resistência sistêmica induzida (RSI) e liberação de compostos orgânicos voláteis (COVs) na planta hospedeira. Os fitormônios microbianos têm um papel importante na alteração da forma da raiz em resposta à exposição à seca, sal, temperaturas severas e toxicidade por metais pesados e também têm um impacto no metabolismo dos reguladores de crescimento endógenos no tecido vegetal. No entanto, a vida-de-prateleira ainda é um grande desafio devido à curta vida útil e tempo de armazenamento das formulações microbianas, e esforços devem ser feitos para avaliar sua eficácia no crescimento das culturas com base na mudança climática. Esta revisão foca na influência da mudança climática no status físico-químico do solo, na adaptação da mudança climática pelo microbioma do solo e suas implicações futuras.

Abstract

The soil microbiota exhibits an important function in the ecosystem, and its response to climate change is of paramount importance for sustainable agroecosystems. The macronutrients, micronutrients, and additional constituents vital for the growth of plants are cycled biogeochemically under the regulation of the soil microbiome. Identifying and forecasting the effect of climate change on soil microbiomes and ecosystem services is the need of the hour to address one of the biggest global challenges of the present time. The impact of climate change on the structure and function of the soil microbiota is a major concern, explained by one or more sustainability factors around resilience, reluctance, and rework. However, the past research has revealed that microbial interventions have the potential to regenerate soils and improve crop resilience to climate change factors. The methods used therein include using soil microbes’ innate capacity for carbon sequestration, rhizomediation, bio-fertilization, enzyme-mediated breakdown, phyto-stimulation, biocontrol of plant pathogens, antibiosis, inducing the antioxidative defense pathways, induced systemic resistance response (ISR), and releasing volatile organic compounds (VOCs) in the host plant. Microbial phytohormones have a major role in altering root shape in response to exposure to drought, salt, severe temperatures, and heavy metal toxicity and also have an impact on the metabolism of endogenous growth regulators in plant tissue. However, shelf life due to the short lifespan and storage time of microbial formulations is still a major challenge, and efforts should be made to evaluate their effectiveness in crop growth based on climate change. This review focuses on the influence of climate change on soil physico-chemical status, climate change adaptation by the soil microbiome, and its future implications.