Biostimulant action of protein hydrolysates: Unraveling their effects on plant physiology and microbiome
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Giuseppe Colla
- Lori Hoagland
- Maurizio Ruzzi
- Mariateresa Cardarelli
- Paolo Bonini
- Renaud Canaguier
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Youssef Rouphael
Resumo
Os hidrolisados de proteínas derivadas de plantas (PHs) ganharam destaque como bioestimulantes vegetais devido ao seu potencial para aumentar a germinação, a produtividade e a qualidade de ampla gama de culturas hortícolas e agronômicas. A aplicação de PHs também pode aliviar os efeitos negativos do estresse abiótico das plantas devido à salinidade, seca e metais pesados. Estudos recentes destinados a descobrir os mecanismos que regulam estes efeitos benéficos indicam que os PH podem estar a afetar diretamente as plantas, estimulando o metabolismo do carbono e do nitrogênio e interferindo na atividade hormonal. Os efeitos indiretos também poderiam desempenhar um papel, uma vez que os PH poderiam aumentar a disponibilidade de nutrientes nos substratos de crescimento das plantas e aumentar a absorção de nutrientes e a eficiência da utilização de nutrientes nas plantas. Além disso, os efeitos benéficos dos PH também podem ser devidos à estimulação dos microbiomas vegetais. As plantas são colonizadas por uma variedade abundante e diversificada de táxons microbianos que podem ajudar as plantas a adquirir nutrientes e água e a resistir ao estresse biótico e abiótico. Os substratos fornecidos pelos PHs, como os aminoácidos, poderiam fornecer uma fonte de alimento ideal para esses micróbios associados às plantas. De fato, estudos recentes forneceram provas de que os microbiomas vegetais são modificados pela aplicação de PH, apoiando a hipótese de que os PH podem estar a atuar, pelo menos em parte, através de alterações na composição e atividade destas comunidades microbianas. A aplicação de PH tem grande potencial para enfrentar o duplo desafio de alimentar uma população crescente e, ao mesmo tempo, minimizar o impacto da agricultura na saúde humana e no ambiente. No entanto, para concretizar plenamente o potencial dos PH, são necessários mais estudos para esclarecer os mecanismos que conferem os efeitos benéficos destes produtos, bem como identificar formulações de produtos e métodos de aplicação que otimizem os benefícios sob uma série de condições agroecológicas.
Abstract
Plant-derived protein hydrolysates (PHs) have gained prominence as plant biostimulants because of their potential to increase the germination, productivity and quality of a wide range of horticultural and agronomic crops. Application of PHs can also alleviate the negative effects of abiotic plant stress due to salinity, drought and heavy metals. Recent studies aimed at uncovering the mechanisms regulating these beneficial effects indicate that PHs could be directly affecting plants by stimulating carbon and nitrogen metabolism, and interfering with hormonal activity. Indirect effects could also play a role as PHs could enhance nutrient availability in plant growth substrates, and increase nutrient uptake and nutrient-use efficiency in plants. Moreover, the beneficial effects of PHs also could be due to the stimulation of plant microbiomes. Plants are colonized by an abundant and diverse assortment of microbial taxa that can help plants acquire nutrients and water and withstand biotic and abiotic stress. The substrates provided by PHs, such as amino acids, could provide an ideal food source for these plant-associated microbes. Indeed, recent studies have provided evidence that plant microbiomes are modified by the application of PHs, supporting the hypothesis that PHs might be acting, at least in part, via changes in the composition and activity of these microbial communities. Application of PHs has great potential to meet the twin challenges of a feeding a growing population while minimizing agriculture’s impact on human health and the environment. However, to fully realize the potential of PHs, further studies are required to shed light on the mechanisms conferring the beneficial effects of these products, as well as identify product formulations and application methods that optimize benefits under a range of agro-ecological conditions.
