Defining the wheat microbiome: Towards microbiome-facilitated crop production

Resumo

O trigo é uma das culturas mais importantes do mundo, mas sua produção depende fortemente de insumos agroquímicos, que podem ser prejudiciais ao ambiente quando usados em excesso. Sabe-se que uma multiplicidade de micróbios interage com organismos eucariotos, incluindo as plantas, e o conjunto de micróbios e suas funções associados a um determinado hospedeiro é denominado microbioma. As interações planta-micróbio podem ser benéficas, neutras ou prejudiciais à planta hospedeira. Na última década, com o desenvolvimento das tecnologias de sequenciamento de DNA de nova geração, a compreensão da estrutura do microbioma vegetal aumentou drasticamente. Considerando que definir o microbioma do trigo é fundamental para alavancar a produção da cultura de forma sustentável, este trabalho descreve como diferentes fatores determinam a montagem do microbioma no trigo, incluindo o manejo da cultura, as condições edafoambientais e a seleção pelo hospedeiro. Além disso, destacam-se os benefícios de uma abordagem multidisciplinar para definir e explorar o microbioma central do trigo, a fim de gerar soluções baseadas em comunidades microbianas (sintéticas) ou em inoculantes individuais. Os avanços na pesquisa sobre o microbioma vegetal facilitarão o desenvolvimento de estratégias microbianas para garantir a intensificação sustentável da produção agrícola.

Abstract

Wheat is one of the world’s most important crops, but its production relies heavily on agrochemical inputs which can be harmful to the environment when used excessively. It is well known that a multitude of microbes interact with eukaryotic organisms, including plants, and the sum of microbes and their functions associated with a given host is termed the microbiome. Plant-microbe interactions can be beneficial, neutral or harmful to the host plant. Over the last decade, with the development of next generation DNA sequencing technology, our understanding of the plant microbiome structure has dramatically increased. Considering that defining the wheat microbiome is key to leverage crop production in a sustainable way, here we describe how different factors drive microbiome assembly in wheat, including crop management, edaphic-environmental conditions and host selection. In addition, we highlight the benefits to take a multidisciplinary approach to define and explore the wheat core microbiome to generate solutions based on microbial (synthetic) communities or single inoculants. Advances in plant microbiome research will facilitate the development of microbial strategies to guarantee a sustainable intensification of crop production.