A review of the foliar application of individual amino acids as biostimulants in plants

Resumo

Melhorar o rendimento das culturas de maneira ambientalmente sustentável é crucial no setor agrícola, dados os desafios impostos pelo crescimento populacional, mudanças climáticas e a necessidade de reduzir o uso de pesticidas. Bioestimulantes, como os aminoácidos, oferecem soluções naturais e estáveis para melhorar o rendimento, o crescimento e a resistência a fatores externos. Eles conseguem isso reduzindo o impacto do estresse abiótico e estimulando os mecanismos de defesa das plantas. Como bioestimulantes, a simplicidade, a relação custo-benefício e a ecologia dos aminoácidos têm garnerado reconhecimento, ao mesmo tempo que oferecem soluções naturais e estáveis para melhorar o rendimento das culturas e a resistência a fatores externos. Misturas contendo múltiplos aminoácidos são comumente usadas na agricultura, mas os efeitos dos componentes individuais dentro dessas misturas são menos compreendidos. Esta revisão resume o conhecimento atual sobre os efeitos da aplicação foliar dos 20 aminoácidos naturais mais comuns. As semelhanças nos efeitos observados, bem como os modos de ação propostos, foram discutidas. Notavelmente, diferenças distintas nos modos de ação desses aminoácidos foram observadas, com dois temas-chave emergindo: primeiro, um aumento na taxa de fotossíntese por meio da promoção da síntese de clorofila ou melhoria da transferência de elétrons no Fotossistema II (PSII); segundo, proteção contra o estresse oxidativo, seja aumentando a síntese de antioxidantes ou atuando diretamente como antioxidantes. Para alguns aminoácidos, o modo de ação após a aplicação foliar é obscuro, ou os efeitos são menores, destacando a necessidade de mais pesquisas sobre seus mecanismos de ação específicos.

Abstract

Enhancing crop yields in an environmentally sustainable manner is crucial in the agricultural sector, given the challenges posed by population growth, climate change, and the need to reduce pesticide usage. Biostimulants, such as amino acids, offer natural and stable solutions to improve yield, growth, and resistance to external factors. They achieve this by reducing the impact of abiotic stress and stimulating plant defence mechanisms. As biostimulants, amino acids’ simplicity, cost-effectiveness, and environmental friendliness have garnered recognition whilst offering natural and stable solutions to improve crop yield and resistance to external factors. Mixtures containing multiple amino acids are commonly used in agriculture, but the effects of individual components within these mixtures are less understood. This review summarises current knowledge on the effects of the foliar application of the 20 most common naturally occurring amino acids. The similarities in observed effects, as well as proposed modes of action, have been discussed. Notably, distinct differences in the modes of action of these amino acids have been observed, with two key themes emerging: firstly, an enhancement in the rate of photosynthesis through the promotion of chlorophyll synthesis or improved electron transfer in Photosystem II (PSII); secondly, protection against oxidative stress, either by increasing antioxidant synthesis or directly acting as antioxidants. For some amino acids, the mode of action after foliar application is unclear, or the effects are minor, highlighting the need for further research into their specific mechanisms of action.