Alleviation of Plant Abiotic Stress: Mechanistic Insights into Emerging Applications of Phosphate-Solubilizing Microorganisms in Agriculture

Resumo

A produtividade agrícola global e a sustentabilidade dos ecossistemas enfrentam ameaças crescentes de múltiplos estresses abióticos, particularmente a contaminação por metais pesados, a seca e a salinização do solo. Nesse contexto, o desenvolvimento de estratégias eficazes para aumentar a tolerância das plantas a estresses tornou-se uma fronteira crítica de pesquisa. Os microrganismos solubilizadores de fosfato (MSF) têm recebido atenção científica significativa por sua capacidade de converter o fósforo insolúvel do solo em formas disponíveis às plantas por meio da produção de metabólitos, apresentando concomitantemente múltiplas características promotoras de crescimento vegetal. Notavelmente, os MSF demonstram potencial expressivo para aumentar a resiliência e a produtividade das plantas sob múltiplas condições de estresse. Este artigo de revisão examina sistematicamente as aplicações atuais dos MSF em ambientes típicos de estresse abiótico, incluindo solos contaminados por metais pesados, ecossistemas áridos e terras salino-alcalinas. Analisam-se de forma abrangente os efeitos de atenuação de estresses dos MSF e elucidam-se os mecanismos subjacentes. Além disso, identificam-se lacunas de conhecimento e propõem-se direções futuras de pesquisa em fitorremediação assistida por microrganismos e estratégias de mitigação de estresses, oferecendo novas perspectivas para o desenvolvimento de bioinoculantes de próxima geração e para o avanço de práticas agrícolas sustentáveis em ambientes desafiadores.
Culturas estudadas

Abstract

Global agricultural productivity and ecosystem sustainability face escalating threats from multiple abiotic stresses, particularly heavy metal contamination, drought, and soil salinization. In this context, developing effective strategies to enhance plant stress tolerance has emerged as a critical research frontier. Phosphate-solubilizing microorganisms (PSMs) have garnered significant scientific attention due to their capacity to convert insoluble soil phosphorus into plant-available forms through metabolite production, and concurrently exhibiting multifaceted plant growth-promoting traits. Notably, PSMs demonstrate remarkable potential in enhancing plant resilience and productivity under multiple stress conditions. This review article systematically examines current applications of PSMs in typical abiotic stress environments, including heavy metal-polluted soils, arid ecosystems, and saline–alkaline lands. We comprehensively analyze the stress-alleviation effects of PSMs and elucidate their underlying mechanisms. Furthermore, we identify key knowledge gaps and propose future research directions in microbial-assisted phytoremediation and stress-mitigation strategies, offering novel insights for developing next-generation bioinoculants and advancing sustainable agricultural practices in challenging environments.