Application of chitosan on plant responses with special reference to abiotic stress

Resumo

A quitosana é um biopolímero natural modificado a partir de quitinas que atua como potencial bioestimulante e eliciador na agricultura. É atóxico, biodegradável e biocompatível, o que favorece uma aplicação potencialmente ampla. Ele aumenta a resposta fisiológica e atenua o efeito adverso de estresses abióticos através da via de transdução de estresse via mensageiro(s) secundário(s). O tratamento com quitosana estimula a taxa fotossintética, fechamento estomático através da síntese de ABA; aumenta as enzimas antioxidantes através das vias de sinalização de óxido nítrico e peróxido de hidrogênio e induz a produção de ácidos orgânicos, açúcares, aminoácidos e outros metabólitos necessários para o ajuste osmótico, sinalização de estresse e metabolismo energético sob estresse. Também é conhecido por formar complexos com metais pesados ​​e usado como ferramenta para fitorremediação e biorremediação de solo. Além disso, é usado como composto antitranspirante por meio de aplicação foliar em muitas plantas, reduzindo o uso de água e garantindo proteção contra outros efeitos negativos. Com base nessas propriedades benéficas, a quitosana é utilizada em práticas agrícolas sustentáveis ​​devido às mudanças climáticas. Nossa revisão reúne as informações recentes sobre a quitosana centradas nas respostas ao estresse abiótico que podem ser úteis em futuros programas de melhoramento de culturas.

Abstract

Chitosan is a natural biopolymer modified from chitins which act as a potential biostimulant and elicitor in agriculture. It is non-toxic, biodegradable and biocompatible which favors potentially broad application. It enhances the physiological response and mitigates the adverse effect of abiotic stresses through stress transduction pathway via secondary messenger(s). Chitosan treatment stimulates photosynthetic rate, stomatal closure through ABA synthesis; enhances antioxidant enzymes via nitric oxide and hydrogen peroxide signaling pathways, and induces production of organic acids, sugars, amino acids and other metabolites which are required for the osmotic adjustment, stress signaling, and energy metabolism under stresses. It is also known to form complexes with heavy metals and used as tool for phytoremediation and bioremediation of soil. Besides, this is used as antitranspirant compound through foliar application in many plants thus reducing water use and ensures protection from other negative effects. Based on such beneficial properties, chitosan is utilized in sustainable agricultural practices owing to changing climates. Our review gathers the recent information on chitosan centered upon the abiotic stress responses which could be useful in future crop improvement programs.