Microbial biocontrol in agriculture: from mechanistic Understanding to field application

  • H. T. Nguyen
  • T. T. Pham
  • P. T. Nguyen
  • N. C. G. Dinh
  • M. T. Le
  • T. D. Nguyen
  • T. T. Nguyen
  • V. B. Nguyen
2025 - Discover Plants
Termos de indexação: Competição por nicho, resistência sistêmica, engenharia genética, antagonistas, patógenos, biocontrole
 

Resumo

A agricultura moderna enfrenta desafios significativos na proteção de cultivos, com doenças de plantas causando perdas globais substanciais e os pesticidas químicos convencionais representando riscos à saúde humana, ao meio ambiente e promovendo a resistência de patógenos. Esta revisão oferece uma visão geral abrangente dos agentes de controle biológico (ACBs) como uma alternativa sustentável e ambientalmente amigável para o manejo de doenças de plantas. Ela elucida tanto seus mecanismos de ação diretos quanto indiretos. Os mecanismos diretos de biocontrole, incluindo antibiose (produção de metabólitos antimicrobianos), micoparasitismo, competição por nutrientes e espaço, e a secreção de enzimas líticas, inibem ou matam diretamente patógenos e pragas. Os mecanismos indiretos focam em aumentar a resiliência da planta hospedeira e modificar o ecossistema circundante; estes englobam a indução de resistência sistêmica (IRS/RSA) nas plantas, a promoção do crescimento vegetal e aquisição de nutrientes, a modificação positiva do ecossistema (por exemplo, melhoria da fertilidade do solo e tolerância ao estresse), e a atração de inimigos naturais de pragas. A revisão explora ainda as bases genéticas desses diversos mecanismos, enfatizando como os avanços em genômica e engenharia genética estão revolucionando o desenvolvimento de ACBs, permitindo uma mudança da seleção empírica para o design racional visando maior eficácia e especificidade. Finalmente, discute o processo de validação em múltiplas escalas para estratégias de biocontrole, desde triagens iniciais in vitro até estudos controlados em casa de vegetação e cruciais ensaios de campo no mundo real, destacando a necessidade de testes rigorosos para confirmar a aplicabilidade prática. Coletivamente, os ACBs emergem não meramente como biopesticidas, mas como bioestimulantes e biofertilizantes multifuncionais, integrais para o desenvolvimento de sistemas agrícolas robustos, resilientes e sustentáveis.

 

Abstract

Modern agriculture faces significant challenges in crop protection, with plant diseases causing substantial global losses and conventional chemical pesticides posing risks to human health, the environment, and fostering pathogen resistance. This review offers a comprehensive overview of biological control agents (BCAs) as a sustainable and environmentally friendly alternative for managing plant diseases. It elucidates both their direct and indirect mechanisms of action. Direct biocontrol mechanisms, including antibiosis (production of antimicrobial metabolites), mycoparasitism, competition for nutrients and space, and the secretion of lytic enzymes, directly inhibit or kill pathogens and pests. Indirect mechanisms focus on enhancing host plant resilience and modifying the surrounding ecosystem; these encompass the induction of systemic resistance (ISR/SAR) in plants, promotion of plant growth and nutrient acquisition, positive ecosystem modification (e.g., improved soil fertility and stress tolerance), and the attraction of natural enemies of pests. The review further explores the genetic underpinnings of these diverse mechanisms, emphasizing how advancements in genomics and genetic engineering are revolutionizing BCA development, enabling a shift from empirical selection to rational design for enhanced efficacy and specificity. Finally, it discusses the multi-tiered validation process for biocontrol strategies, from initial in vitro screenings to controlled greenhouse studies and crucial real-world field trials, highlighting the need for rigorous testing to confirm practical applicability. Collectively, BCAs emerge not merely as biopesticides but as multifunctional biostimulants and biofertilizers, integral to developing robust, resilient, and sustainable agricultural systems.

Acessar artigo Copiar link

Artigos relacionados

Chitosan-functionalized amino acids as biostimulants for advancing sustainable agriculture

  • M. Assali
  • S. Sawalha
  • R. Hamad
  • I. Badran
  • A. Eid
Este artigo descreve o desenvolvimento de um método para a síntese de novos bioestimulantes baseados em matrizes de quitosana, mono e duplamente funcionalizadas, com a incorporação de L-triptofano, L-valina e L-lisina. A quitosana duplamente funcionalizada com Trp-Lis promoveu o incremento no comprimento do caule e da raiz em plantas de cevada. Por sua vez, a Val-Lis-quitosana favoreceu o diâmetro foliar, o comprimento do entrenó, o teor de umidade e a eficiência fotossintética. Tais resultados reiteram o potencial bioestimulante das matrizes de quitosana e sua contribuição para a sustentabilidade agrícola
Quitosana funcionalizada com aminoácidos, ecoeficiência, desenvolvimento agrícola sustentável
Ler

Role of Biostimulants in Sustainable Soybean (Glycine max L.) Production: A Systematic Review

  • E. A. Appiah
  • M. S. Nyandi
  • A. Ocwa
  • E. J. Duodu
  • E. T. Kutasy
Esta revisão analisou a eficácia de bioestimulantes no incremento da produtividade e na qualidade fisiológica de sementes de soja. A aplicação isolada de bioestimulantes demonstrou aumento consistente no rendimento da cultura. Ademais, a interação desses agentes com outros insumos potencializou a produtividade sob condições de estresse abiótico, evidenciando fortes efeitos sinérgicos. Os maiores benefícios são observados por meio de combinações sinérgicas entre os próprios bioestimulantes ou associados a doses reduzidas de fertilizantes minerais.
Rendimento de sementes de soja, qualidade das sementes, ácido húmico, extrato de algas marinhas, rizobactérias promotoras do crescimento vegetal (RPCP), fungos micorrízicos arbusculares (FMA), intensificação sustentável
Ler

A review of the foliar application of individual amino acids as biostimulants in plants

  • B. C. R. Henderson
  • J. M. Sanderson
  • A. Fowles
Esta revisão analisa os efeitos da aplicação foliar de aminoácidos sobre o rendimento das culturas e a mitigação de estresses abióticos. Da análise dois mecanismos principais emergem: primeiro, o aumento da taxa fotossintética, promovido pela síntese de clorofila ou pela melhoria no transporte de elétrons no Fotossistema II (PSII); segundo, a proteção contra o estresse oxidativo, por meio da indução de sistemas antioxidantes ou pela atuação direta como agentes antioxidantes.
Aminoácidos, antioxidantes, bioquímica, bioestimulantes, clorofila, produtividade agrícola, aplicação foliar, estresse oxidativo, fotossíntese, fotossistema II (PSII), práticas agrícolas sustentáveis
Ler