Biostimulants on Crops: Their Impact under Abiotic Stress Conditions

Resumo

Os bioestimulantes são ferramentas agronômicas que vêm ganhando importância na redução de aplicações de fertilizantes. Eles podem melhorar o rendimento dos sistemas de cultivo ou prevenir perdas de produtividade das culturas sob estresses abióticos. Os bioestimulantes podem ser compostos de materiais orgânicos e inorgânicos e a maioria dos componentes ainda é desconhecida. A caracterização do mecanismo molecular de ação dos bioestimulantes pode ser obtida usando a abordagem ômica, que inclui a determinação de mudanças transcriptômicas, proteômicas e metabolômicas em plantas tratadas. Esta revisão apresenta uma visão geral dos bioestimulantes, atualizando os recentes estudos moleculares que estão contribuindo para esclarecer seus mecanismos de ação. Os estudos ômicos podem fornecer uma avaliação global da resposta de uma cultura, conectando as mudanças moleculares com as vias fisiológicas ativadas e o desempenho com ou sem condições de estresse. As múltiplas respostas de plantas tratadas com bioestimulantes devem ser correlacionadas com as mudanças fenotípicas. Neste contexto, também é crucial projetar um plano experimental adequado e uma análise estatística de dados, a fim de encontrar correlações robustas entre tratamentos com bioestimulantes e o desempenho da cultura.

Abstract

Biostimulants are agronomic tools that have been gaining importance in the reduction of fertilizer applications. They can improve the yield of cropping systems or preventing crop yield losses under abiotic stresses. Biostimulants can be composed of organic and inorganic materials and most of the components are still unknown. The characterization of the molecular mechanism of action of biostimulants can be obtained using the omics approach, which includes the determination of transcriptomic, proteomic, and metabolomic changes in treated plants. This review reports an overview of the biostimulants, taking stock on the recent molecular studies that are contributing to clarify their action mechanisms. The omics studies can provide an overall evaluation of a crop’s response, connecting the molecular changes with the physiological pathways activated and the performance with or without stress conditions. The multiple responses of plants treated with biostimulants must be correlated with the phenotype changes. In this context, it is also crucial to design an adequate experimental plan and statistical data analysis, in order to find robust correlations between biostimulant treatments and crop performance.