Prospects of phosphate solubilizing microorganisms in sustainable agriculture

Resumo

O fósforo (P), um macronutriente essencial para vários processos vegetais, é geralmente um componente limitante do solo para o crescimento e produtividade das culturas. Os tipos orgânicos e inorgânicos de P são abundantes nos solos, mas sua fitodisponibilidade é limitada, pois está presente em grande parte em formas insolúveis. Embora fertilizantes fosfatados sejam aplicados em solos com deficiência de P, seu uso indevido impacta negativamente a qualidade do solo e o meio ambiente. Além disso, muitos fertilizantes fosfatados são perdidos devido a mecanismos de adsorção e fixação, reduzindo ainda mais a eficiência dos fertilizantes. A aplicação de microrganismos solubilizadores de fósforo (MSPs) é um método amigável ao meio ambiente, de baixo custo e biologicamente eficiente para a agricultura sustentável, sem causar riscos ambientais. Esses microrganismos benéficos são amplamente distribuídos na rizosfera e podem hidrolisar substâncias de P insolúveis inorgânicas e orgânicas em formas solúveis de P que são diretamente assimiladas pelas plantas. A presente revisão resume e discute nosso entendimento existente relacionado a várias formas e fontes de P nos solos, a importância e a utilização de P por plantas e micróbios, a diversificação de MSPs juntamente com consórcios mistos de diversos MSPs, incluindo MSPs endofíticos, o mecanismo de solubilização de P e, por último, as limitações enfrentadas em termos de produção e adoção de MSPs em larga escala também foram discutidas.

Abstract

Phosphorus (P), an essential macronutrient for various plant processes, is generally a limiting soil component for crop growth and yields. Organic and inorganic types of P are copious in soils, but their phyto-availability is limited as it is present largely in insoluble forms. Although phosphate fertilizers are applied in P-deficit soils, their undue use negatively impacts soil quality and the environment. Moreover, many P fertilizers are lost because of adsorption and fixation mechanisms, further reducing fertilizer efficiencies. The application of phosphate-solubilizing microorganisms (PSMs) is an environmentally friendly, low-budget, and biologically efficient method for sustainable agriculture without causing environmental hazards. These beneficial microorganisms are widely distributed in the rhizosphere and can hydrolyze inorganic and organic insoluble P substances to soluble P forms which are directly assimilated by plants. The present review summarizes and discusses our existing understanding related to various forms and sources of P in soils, the importance and P utilization by plants and microbes,, the diversification of PSMs along with mixed consortia of diverse PSMs including endophytic PSMs, the mechanism of P solubilization, and lastly constraints being faced in terms of production and adoption of PSMs on large scale have also been discussed.