The Role of Plant-Associated Bacteria, Fungi, and Viruses in Drought Stress Mitigation

Resumo

O estresse hídrico por seca é uma restrição alarmante ao crescimento, ao desenvolvimento e à produtividade das plantas em todo o mundo. No entanto, bactérias, fungos e vírus associados às plantas podem aumentar a resistência ao estresse e atenuar os impactos negativos da seca por meio da indução de diversos mecanismos, que envolvem alterações bioquímicas e fisiológicas na planta. Esses mecanismos incluem ajuste osmótico, aumento de enzimas antioxidantes, modificação dos níveis de fitormônios, produção de biofilme, maior absorção de água e nutrientes, bem como aumento das trocas gasosas e da eficiência no uso da água. A produção de compostos orgânicos voláteis microbianos (mVOCs) e a indução de genes responsivos ao estresse pelos micróbios também desempenham papel crucial na aquisição de tolerância à seca. Esta revisão oferece uma exploração inédita do papel dos microrganismos associados às plantas — rizobactérias promotoras de crescimento de plantas e micorrizas, vírus e suas interações — no microbioma vegetal (ou fitobioma) como um todo e de seus modos de ação que mitigam o estresse hídrico nas plantas.

Abstract

Drought stress is an alarming constraint to plant growth, development, and productivity worldwide. However, plant-associated bacteria, fungi, and viruses can enhance stress resistance and cope with the negative impacts of drought through the induction of various mechanisms, which involve plant biochemical and physiological changes. These mechanisms include osmotic adjustment, antioxidant enzyme enhancement, modification in phytohormonal levels, biofilm production, increased water and nutrient uptake as well as increased gas exchange and water use efficiency. Production of microbial volatile organic compounds (mVOCs) and induction of stress-responsive genes by microbes also play a crucial role in the acquisition of drought tolerance. This review offers a unique exploration of the role of plant-associated microorganisms—plant growth promoting rhizobacteria and mycorrhizae, viruses, and their interactions—in the plant microbiome (or phytobiome) as a whole and their modes of action that mitigate plant drought stress.