Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) as Green Bioinoculants: Recent Developments, Constraints, and Prospects

Resumo

A busca pelo aumento da produtividade agrícola, devido à crescente pressão na produção de alimentos, levou inevitavelmente ao uso indiscriminado de fertilizantes químicos e outros agroquímicos. Os biofertilizantes estão surgindo como uma alternativa adequada para neutralizar os impactos ambientais adversos exercidos pelos agroquímicos sintéticos. Os biofertilizantes facilitam o crescimento geral e a produtividade das culturas de maneira ecológica. Eles contêm microrganismos vivos ou latentes, que são aplicados ao solo ou usados para tratar sementes. Um dos principais candidatos neste aspecto são as rizobactérias. As bactérias promotoras de crescimento de plantas (BPCP) são um importante conjunto de bactérias benéficas que colonizam as raízes, prosperando na rizosfera e no solo em geral. Elas exibem interações sinérgicas e antagônicas com a microbiota do solo e participam de uma série de atividades de importância ecológica. Elas promovem o crescimento das plantas, facilitando a tolerância a estresses bióticos e abióticos e apoiando a nutrição das plantas hospedeiras. Devido às suas atividades que ativamente endossam o crescimento, as BPCPs são consideradas uma alternativa ecológica aos perigosos fertilizantes químicos. O uso de BPCPs como biofertilizantes é uma abordagem biológica para a intensificação sustentável da agricultura. No entanto, sua aplicação para aumentar os rendimentos agrícolas tem vários prós e contras. A aplicação de biofertilizantes potenciais que têm bom desempenho em condições de laboratório e casa de vegetação muitas vezes não produz os efeitos esperados no desenvolvimento das plantas em condições de campo. Aqui, revisamos os diferentes tipos de biofertilizantes baseados em BPCP, discutimos os desafios enfrentados na adoção generalizada de biofertilizantes e ponderamos as perspectivas de uso de biofertilizantes para promover a agricultura sustentável.

Abstract

The quest for enhancing agricultural yields due to increased pressure on food production has inevitably led to the indiscriminate use of chemical fertilizers and other agrochemicals. Biofertilizers are emerging as a suitable alternative to counteract the adverse environmental impacts exerted by synthetic agrochemicals. Biofertilizers facilitate the overall growth and yield of crops in an eco-friendly manner. They contain living or dormant microbes, which are applied to the soil or used for treating crop seeds. One of the foremost candidates in this respect is rhizobacteria. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) are an important cluster of beneficial, root-colonizing bacteria thriving in the plant rhizosphere and bulk soil. They exhibit synergistic and antagonistic interactions with the soil microbiota and engage in an array of activities of ecological significance. They promote plant growth by facilitating biotic and abiotic stress tolerance and support the nutrition of host plants. Due to their active growth endorsing activities, PGPRs are considered an eco-friendly alternative to hazardous chemical fertilizers. The use of PGPRs as biofertilizers is a biological approach toward the sustainable intensification of agriculture. However, their application for increasing agricultural yields has several pros and cons. Application of potential biofertilizers that perform well in the laboratory and greenhouse conditions often fails to deliver the expected effects on plant development in field settings. Here we review the different types of PGPR-based biofertilizers, discuss the challenges faced in the widespread adoption of biofertilizers, and deliberate the prospects of using biofertilizers to promote sustainable agriculture.