Arbuscular mycorrhizal contribution to copper, manganese and iron nutrient concentrations in crops – A meta-analysis

Resumo

Os micronutrientes cobre (Cu), manganês (Mn) e ferro (Fe) são essenciais para o desenvolvimento e a produtividade das plantas agrícolas. No entanto, ainda não se chegou a um consenso quantitativo e baseado em dados sobre o papel dos fungos micorrízicos arbusculares (FMA) na nutrição de Cu, Mn e Fe nas culturas. Assim, realizamos uma metanálise para sintetizar quantitativamente as descobertas de 233 publicações individuais e testar o impacto de 10 variáveis moderadoras sobre a concentração de Cu, Mn e Fe no tecido acima do solo mediada por FMA. Em geral, o FMA teve um efeito significativamente positivo na nutrição de Cu da cultura (em média 29%). Para o Fe, um efeito positivo mediado pelo FMA foi detectável somente para a “duração experimental” intermediária (com duração de 56 a 112 dias). O FMA só produziu um efeito positivo na nutrição de Mn em ervas, enquanto que para outros tipos de plantas, fatores edáficos e relacionados ao estudo, documentamos resultados neutros ou negativos.
A aplicação de FMA para a fortificação de plantas agrícolas ainda está em sua gênese. Aqui, encontramos evidências de um papel significativo do FMA na nutrição de Cu, Fe e (em uma extensão limitada) Mn das plantas agrícolas. Isso destaca que mais esforços devem ser dedicados ao aproveitamento dos possíveis efeitos benéficos desses simbiontes, não apenas para o rendimento, mas também para a qualidade nutricional, especialmente considerando as crescentes demandas por qualidade dos alimentos no futuro.

Abstract

The micronutrients copper (Cu), manganese (Mn) and iron (Fe) are essential for crop plant development and productivity. However, a quantitative, data-based consensus has yet to be reached on the role of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in Cu, Mn and Fe nutrition in crops.
Thus, we performed a meta-analysis to quantitatively synthesize the findings of 233 single publications and to test the impact of 10 moderator variables on the AM fungal mediated Cu, Mn and Fe aboveground tissue concentration. AMF had overall a significantly positive effect on crop Cu nutrition (on average 29%). For Fe, a positive AM fungal mediated effect was detectable only for intermediate ‘experimental duration’ (lasting 56–112 days). AMF only produced a positive effect on Mn nutrition in herbs, while for other plant types, edaphic and study-related factors we documented neutral or negative results.
The application of AMF for crop plant fortification is still in its infancy. Here we found evidence for a significant role of AMF for Cu, Fe and (to a limited extent) Mn crop plant nutrition. This highlights that more efforts should be devoted to harnessing the potential beneficial effects of these symbionts not just for yield but also nutritional quality, especially considering increasing demands for food quality in the future.