Microalgae as multi-functional options in modern agriculture: current trends, prospects and challenges
Resumo
As algas são um grupo de organismos fotossintéticos ubíquos que compreende algas verdes eucarióticas e cianobactérias procarióticas Gram-negativas , que têm imenso potencial como biorrecurso para várias indústrias relacionadas a biocombustíveis, produtos farmacêuticos, nutracêuticos e rações. Este fascinante grupo de organismos também tem aplicações na agricultura moderna, facilitando o aumento da disponibilidade de nutrientes, mantendo o carbono orgânico e a fertilidade do solo e aumentando o crescimento das plantas e o rendimento das culturas, como resultado da estimulação da atividade microbiana do solo . Várias cianobactérias fornecem fertilização nitrogenada por meio da fixação biológica de nitrogênio e por meio de atividades enzimáticas relacionados a interconversões e mobilização de diferentes formas de nitrogênio. Tanto as algas verdes quanto as cianobactérias estão envolvidas na produção de metabólitos como hormônios de crescimento, polissacarídeos , compostos antimicrobianos, etc., que desempenham um papel importante na colonização de plantas e na proliferação de comunidades microbianas e eucarióticas no solo. Atualmente, o desenvolvimento de consórcios de cianobactérias com bactérias ou fungos ou microalgas ou seus biofilmes ampliou seu escopo de utilização. Desenvolvimento de tratamento integrado de águas residuais e produção de biomassasistemas é uma tecnologia emergente, que explora o potencial sequestrador de nutrientes das microalgas e a sua valorização. Esta revisão enfoca as perspectivas e desafios da aplicação de microalgas em várias áreas da agricultura, incluindo produção agrícola, proteção e manejo de recursos naturais. Uma visão geral dos avanços recentes, novas tecnologias desenvolvidas, seu status de comercialização e direções futuras também estão incluídas.
Abstract
Algae are a group of ubiquitous photosynthetic organisms comprising eukaryotic green algae and Gram-negative prokaryotic cyanobacteria, which have immense potential as a bioresource for various industries related to biofuels, pharmaceuticals, nutraceuticals and feed. This fascinating group of organisms also has applications in modern agriculture through facilitating increased nutrient availability, maintaining the organic carbon and fertility of soil, and enhancing plant growth and crop yields, as a result of stimulation of soil microbial activity. Several cyanobacteria provide nitrogen fertilization through biological nitrogen fixation and through enzymatic activities related to interconversions and mobilization of different forms of nitrogen. Both green algae and cyanobacteria are involved in the production of metabolites such as growth hormones, polysaccharides, antimicrobial compounds, etc., which play an important role in the colonization of plants and proliferation of microbial and eukaryotic communities in soil. Currently, the development of consortia of cyanobacteria with bacteria or fungi or microalgae or their biofilms has widened their scope of utilization. Development of integrated wastewater treatment and biomass production systems is an emerging technology, which exploits the nutrient sequestering potential of microalgae and its valorisation. This review focuses on prospects and challenges of application of microalgae in various areas of agriculture, including crop production, protection and natural resource management. An overview of the recent advances, novel technologies developed, their commercialization status and future directions are also included.
