Microbiome engineering and plant biostimulants for sustainable crop improvement and mitigation of biotic and abiotic stresses

Resumo

Globalmente, apesar da intensa produção agrícola, espera-se que a produção seja limitada por doenças emergentes infecciosas de plantas e pelos impactos adversos das mudanças climáticas. O aumento anual na produção agrícola para sustentar a população humana às custas do meio ambiente exacerbou as condições climáticas atuais e ameaçou a segurança alimentar. A demanda por práticas agrícolas sustentáveis é ainda mais ampliada com a exclusão de fertilizantes e pesticidas sintéticos. Portanto, a aplicação da engenharia do microbioma vegetal e de bioestimulantes (naturais) tem estado na vanguarda como uma abordagem ambientalmente amigável para aumentar a produção de culturas e a tolerância das culturas a condições ambientais adversas. Neste artigo, exploramos a aplicação da engenharia do microbioma e de bioestimulantes vegetais, como uma abordagem sustentável para mitigar estresses bióticos e abióticos e melhorar a eficiência do uso de nutrientes para promover o crescimento das plantas e aumentar o rendimento das culturas. O avanço/compreensão na interação planta-bioestimulante depende da atual pesquisa científica para elucidar a extensão dos benefícios conferidos por esses bioestimulantes sob condições adversas.

Abstract

Globally, despite the intense agricultural production, the output is expected to be limited by emerging infectious plant diseases and adverse impacts of climate change. The annual increase in agricultural output to sustain the human population at the expense of the environment has exacerbated the current climate conditions and threatened food security. The demand for sustainable agricultural practice is further augmented with the exclusion of synthetic fertilizers and pesticides. Therefore, the application of plant microbiome engineering and (natural) biostimulants has been at the forefront as an environment-friendly approach to enhance crop production and increase crop tolerance to adverse environmental conditions. In this article, we explore the application of microbiome engineering and plant biostimulants as a sustainable approach to mitigating biotic and abiotic stresses and improving nutrient use efficiency to promote plant growth and increase crop yield. The advancement/understanding in plant-biostimulant interaction relies on the current scientific research to elucidate the extent of benefits conferred by these biostimulants under adverse conditions.