Prospects for Using Phosphate-Solubilizing Microorganisms as Natural Fertilizers in Agriculture

  • A. Timofeeva
  • M. Galyamova
  • S. Sedykh
2022 - Plants
Palavras-chave: biofertilizante, fixação de nitrogênio, fertilizantes fosfatados, solubilização de fosfato, bactérias do solo, microbioma do solo, agricultura sustentável
Termos de indexação: enzimas, interação simbiótica, ácidos orgânicos, consórcios microbianos, microrganismos, bactérias, fungos, biodisponibilidade
 

Resumo

Sabe-se que os fosfatos são essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas, com os compostos de fósforo estando envolvidos em várias reações fisiológicas e bioquímicas. Os fosfatos são conhecidos como um dos fatores mais importantes que limitam a produtividade das culturas. O problema da deficiência de fósforo no solo tem sido tradicionalmente resolvido com a aplicação de fertilizantes fosfatados. No entanto, os fertilizantes químicos fosfatados são considerados ineficazes em comparação com os fertilizantes orgânicos, esterco e composto. Portanto, aumentar a biodisponibilidade de fosfatos para as plantas é um dos principais objetivos da agricultura sustentável. Os microrganismos do solo solubilizadores de fosfato podem tornar o fosfato insolúvel do solo biodisponível para as plantas por meio de solubilização e mineralização. Esses microrganismos estão atualmente no foco do interesse devido às suas vantagens, como respeito ao meio ambiente, baixo custo e alta eficiência biológica. Nesse sentido, a solubilização de fosfatos por microrganismos do solo possui forte potencial de pesquisa, e a inoculação de solos ou culturas com bactérias solubilizadoras de fosfato é uma estratégia promissora para melhorar a absorção de fosfato pelas plantas. Nesta revisão, analisamos todas as espécies de bactérias solubilizadoras de fosfato descritas na literatura até o momento. Discutimos os principais mecanismos de solubilização de fosfatos minerais e mineralização de compostos orgânicos contendo fósforo: ácidos orgânicos secretados por bactérias para a mobilização de fosfatos inorgânicos insolúveis e as enzimas que hidrolisam compostos orgânicos contendo fósforo. Demonstramos que os microrganismos solubilizadores de fosfato têm enorme potencial como biofertilizantes, uma vez que aumentam a biodisponibilidade de fósforo para a planta, promovem a agricultura sustentável, melhoram a fertilidade do solo e aumentam a produtividade das culturas. O uso de micróbios solubilizadores de fosfato é considerado uma nova fronteira no aumento da produtividade vegetal.

 

Abstract

Phosphates are known to be essential for plant growth and development, with phosphorus compounds being involved in various physiological and biochemical reactions. Phosphates are known as one of the most important factors limiting crop yields. The problem of phosphorus deficiency in the soil has traditionally been solved by applying phosphate fertilizers. However, chemical phosphate fertilizers are considered ineffective compared to the organic fertilizers manure and compost. Therefore, increasing the bioavailability of phosphates for plants is one of the primary goals of sustainable agriculture. Phosphate-solubilizing soil microorganisms can make soil-insoluble phosphate bioavailable for plants through solubilization and mineralization. These microorganisms are currently in the focus of interest due to their advantages, such as environmental friendliness, low cost, and high biological efficiency. In this regard, the solubilization of phosphates by soil microorganisms holds strong potential in research, and inoculation of soils or crops with phosphate-solubilizing bacteria is a promising strategy to improve plant phosphate uptake. In this review, we analyze all the species of phosphate-solubilizing bacteria described in the literature to date. We discuss key mechanisms of solubilization of mineral phosphates and mineralization of organic phosphate-containing compounds: organic acids secreted by bacteria for the mobilization of insoluble inorganic phosphates, and the enzymes hydrolyzing phosphorus-containing organic compounds. We demonstrate that phosphate-solubilizing microorganisms have enormous potency as biofertilizers since they increase phosphorus bioavailability for the plant, promote sustainable agriculture, improve soil fertility, and raise crop yields. The use of phosphate-solubilizing microbes is regarded as a new frontier in increasing plant productivity.

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