Microbial consortia and their metabolic modulations as mechanisms of water deficit tolerance in strawberry plants

Resumo

Introdução: Uma estratégia eficaz e ecologicamente sustentável que surgiu para aumentar a resiliência das plantas ao déficit hídrico induzido pela seca é a aplicação de microrganismos promotores de crescimento de plantas (PGPM). Apesar desse avanço, ainda há falta de clareza na identificação dos consórcios microbianos mais eficazes e na compreensão dos processos nutricionais e metabólicos que contribuem para a resiliência do morangueiro à seca.
Métodos: Dois consórcios microbianos eficazes foram selecionados com base em dados anteriores: CS1 (Claroideoglomus claroideum + Naganishia albida + Paraburkholderia caledonica) e CS2 (Funneliformis mosseae + Candida guillermondii + Bacillus tequilensis), utilizados para mitigação do estresse por seca em plantas. Eles foram testados em dois cenários de irrigação – condições de irrigação adequada e de limitação hídrica, correspondentes a 85% e 30% da capacidade de retenção de água (WHC), respectivamente.
Resultados: A coinoculação com o consórcio CS1 aumentou a massa seca da parte aérea (SDW) em 38,23% em relação ao controle e em 52,94% em relação ao CS2. Da mesma forma, esse consórcio aumentou as concentrações de N, P e K em 24,3%, 6,4% e 25,7%, respectivamente, em comparação com o controle WS. Por fim, o CS1 mitigou os efeitos fitotóxicos ao ativar metabólitos do tipo flavonoides, ácidos graxos e ácidos fenólicos, bem como hormônios reguladores de crescimento, em comparação com o consórcio CS2 e as plantas controle, cujas alterações no metabolismo especializado não lhes permitiram tolerar o estresse.
Discussão: Este estudo elucidou os mecanismos moleculares pelos quais os bioestimulantes microbianos aumentam a tolerância à seca.

Abstract

Introduction: One effective and ecologically sustainable strategy that has emerged to enhance plant resilience to water deficits induced by drought stress is the application of plant growth-promoting microorganisms (PGPM). Despite this progress, there remains a lack of clarity in identifying the most effective microbial consortia and understanding the nutritional and metabolic processes that contribute to the drought resilience of strawberry crops.
Methods: Two effective microbial consortia were selected based on previous data: CS1 (Claroideoglomus claroideum + Naganishia albida + Paraburkholderia caledonica) and CS2 (Funneliformis mosseae + Candida guillermondii + Bacillus tequilensis) used for drought stress mitigation in plants. These were tested under two irrigation scenarios–well-watered and water-limited conditions, corresponding to 85% and 30% of their water holding capacity (WHC), respectively.
Results: The co-inoculation of the CS1 consortium increased SDW by 38.23% compared to the control and 52.94% compared to CS2. Likewise, this consortium increased the concentrations of N, P, and K by 24.3%, 6.4%, and 25.7%, respectively, compared to the WS control. Finally, CS1 mitigated phytotoxic effects by activating flavonoid-type, fatty acids, and phenolic acid metabolites, as well as growth-regulating hormones, compared to the CS2 consortium and control plants, whose changes in specialized metabolism did not allow them to tolerate stress.
Discussion: This study elucidated the molecular mechanisms by which microbial biostimulants increase drought tolerance.