Foliar Application of Vegetal-Derived Bioactive Compounds Stimulates the Growth of Beneficial Bacteria and Enhances Microbiome Biodiversity in Lettuce
Resumo
Muitos estudos sobre bioestimulantes de plantas e fertilizantes orgânicos têm sido focados na capacidade desses produtos para aumentar a produtividade das culturas e melhorar a tolerância das culturas aos estresses abióticos. No entanto, há pouca informação disponível sobre seus efeitos na microbiota vegetal, considerando que é bem conhecido que os microrganismos associados às plantas desempenham papéis cruciais na saúde e produtividade de seu hospedeiro. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de uma proteína vegetal hidrolisada (PVH), uma PVH enriquecido com cobre (Cu-PVH) e um extrato de planta tropical enriquecido com micronutrientes (PE) sobre o crescimento da parte aérea e a população bacteriana epífita de plantas de alface e a capacidade desses produtos para aumentar o crescimento de bactérias benéficas ou nocivas. Os três produtos derivados de plantas aumentaram a biomassa de brotos de plantas de alface, indicando um efeito bioestimulante dos produtos. Dados obtidos usando cultura-independente (Polimorfismo de Comprimento de Fragmento de Restrição Terminal e Sequenciamento de Nova Geração) e abordagens dependentes da cultura indicaram que a aplicação foliar de produtos comerciais alterou a composição da população microbiana e estimulou o crescimento de bactérias específicas pertencentes aos gêneros Pantoea, Pseudomonas, Acinetobacter e Bacillus. Os dados apresentados neste trabalho demonstraram que algumas dessas cepas exibiram potenciais propriedades promotoras do crescimento das plantas e/ou atividade de biocontrole contra fungos e bactérias fitopatogênicos, incluindo espécies de Fusarium, Trichoderma e Erwinia. Nenhuma indicação de riscos potenciais para a saúde associados ao enriquecimento de patógenos bacterianos humanos ou vegetais emergiu da análise da microbiota de plantas tratadas e não tratadas. De forma geral, os resultados apresentados neste estudo indicam que os produtos orgânicos podem aumentar o crescimento de bactérias benéficas que ocorrem no microbiota da planta e os sinais produzidos por estas bactérias podem agir sinergicamente com os compostos orgânicos para aumentar o crescimento e a produtividade das plantas.
Abstract
Many studies on plant biostimulants and organic fertilizers have been focused on the ability of these products to increase crop productivity and ameliorate crop tolerance to abiotic stresses. However, little information is available on their effect on plant microbiota, whereas it is well known that microorganisms associated with plant play crucial roles on the health and productivity of their host. The aim of this study was to evaluate the effect of a vegetal-derived protein hydrolysate (PH), a vegetal-derived PH enriched with copper (Cu-PH), and a tropical plant extract enriched with micronutrients (PE) on shoot growth and the epiphytic bacterial population of lettuce plants and the ability of these products to enhance the growth of beneficial or harmful bacteria. The three plant-derived products enhanced shoot biomass of lettuce plants indicating a biostimulant effect of the products. Data obtained using culture-independent (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism and Next Generation Sequencing) and culture-dependent approaches indicated that foliar application of commercial products altered the composition of the microbial population and stimulated the growth of specific bacteria belonging to Pantoea, Pseudomonas, Acinetobacter, and Bacillus genus. Data presented in this work demonstrated that some of these strains exhibited potential plant growth-promoting properties and/or biocontrol activity against fungi and bacteria phytopathogens including Fusarium, Trichoderma, and Erwinia species. No indication of potential health risks associated to the enrichment of human or plant bacterial pathogens emerged by the analysis of the microbiota of treated and no-treated plants. Overall, the findings presented in this study indicate that the commercial organic-based products can enhance the growth of beneficial bacteria occurring in the plant microbiota and signals produced by these bacteria can act synergistically with the organic compounds to enhance plant growth and productivity.
F. Luziatelli
A. G. Ficca
G. Colla
E. Baldassarre Švecová
M. Ruzzi
2019 - Frontiers in Plant Science
