Plant growth-promoting microorganisms as biocontrol agents of plant diseases: Mechanisms, challenges and future perspectives

Resumo

As doenças e pragas das plantas são fatores de risco que ameaçam a segurança alimentar global. Aplicações excessivas de pesticidas químicos são comumente usadas para reduzir os efeitos de doenças vegetais causadas por patógenos bacterianos e fúngicos. Uma grande preocupação, à medida que nos esforçamos para uma agricultura mais sustentável, é aumentar os rendimentos das culturas para a população crescente. Os agentes de biocontrole microbianos (ABCMs) provaram sua eficácia para ser uma estratégia verde para manejar doenças de plantas, estimular o crescimento e o desempenho das plantas e aumentar o rendimento. Além de seu papel na promoção do crescimento, rizobactérias/fungos promotores de crescimento de plantas (RPCP/FPCP) poderiam suprimir doenças de plantas produzindo produtos químicos inibitórios e induzindo respostas imunes em plantas contra fitopatógenos. Como biofertilizantes e biopesticidas, RPCP e FPCP são considerados uma abordagem econômica viável e atraente para a agricultura sustentável; assim, resultando em uma situação de “ganha-ganha”. Várias linhagens de RPCP e FPCP foram identificadas como BCAs eficazes sob condições ambientalmente controladas. Em geral, qualquer ABCM deve superar certos desafios antes de poder ser registrado ou amplamente utilizado para controlar doenças/pragas. ABCMs bem-sucedidos oferecem uma solução prática para melhorar o desempenho das culturas em estufa com reduzidos insumos de fertilizantes e aplicações de pesticidas químicos. Esta revisão atual visa preencher a lacuna no conhecimento atual dos microrganismos promotores de crescimento de plantas (MPCPs), chamar a atenção sobre a base científica para o desenvolvimento de políticas e recomendar mais pesquisas relacionadas às aplicações de MPCPs usados para fins comerciais.

Abstract

Plant diseases and pests are risk factors that threaten global food security. Excessive chemical pesticide applications are commonly used to reduce the effects of plant diseases caused by bacterial and fungal pathogens. A major concern, as we strive toward more sustainable agriculture, is to increase crop yields for the increasing population. Microbial biological control agents (MBCAs) have proved their efficacy to be a green strategy to manage plant diseases, stimulate plant growth and performance, and increase yield. Besides their role in growth enhancement, plant growth-promoting rhizobacteria/fungi (PGPR/PGPF) could suppress plant diseases by producing inhibitory chemicals and inducing immune responses in plants against phytopathogens. As biofertilizers and biopesticides, PGPR and PGPF are considered as feasible, attractive economic approach for sustainable agriculture; thus, resulting in a “win-win” situation. Several PGPR and PGPF strains have been identified as effective BCAs under environmentally controlled conditions. In general, any MBCA must overcome certain challenges before it can be registered or widely utilized to control diseases/pests. Successful MBCAs offer a practical solution to improve greenhouse crop performance with reduced fertilizer inputs and chemical pesticide applications. This current review aims to fill the gap in the current knowledge of plant growth-promoting microorganisms (PGPM), provide attention about the scientific basis for policy development, and recommend further research related to the applications of PGPM used for commercial purposes.