Recruitment of the rhizo-microbiome army: assembly determinants and engineering of the rhizosphere microbiome as a key to unlocking plant potential

Resumo

A comunidade viável de microrganismos na rizosfera impacta significativamente o desenvolvimento fisiológico e a vitalidade das plantas. O conjunto e as capacidades funcionais da microbioma da rizosfera são grandemente influenciadas por vários fatores prensentes na própria rizosfera. Os fatores primários são o genótipo da planta hospedeira, estágio e status de desenvolvimento, propriedades do solo e microbiota residente. Estes fatores conduzem a composição, dinâmica e atividade do microbioma da rizosfera. Esta revisão aborda a intrincada interação entre estes fatores e como ela facilita o recrutamento de micróbios específicos pela planta hospedeira para apoiar o crescimento vegetal e a resiliência sob estresse. Esta revisão também explora os métodos atuais para a engenharia e manipulação do microbioma da rizosfera, incluindo a manipulação mediada pela planta hospedeira, métodos relacionados ao solo e métodos mediados por micróbios. Técnicas avançadas para aproveitar a capacidade da planta de recrutar micróbios úteis e o uso promissor do transplante de rizomicrobioma são destacados. O objetivo desta revisão é fornecer insights valiosos sobre o conhecimento atual, o que facilitará o desenvolvimento de estratégias de ponta para manipular o microbioma da rizosfera para um crescimento vegetal aprimorado e tolerância ao estresse. O artigo também indica vertentes promissoras para pesquisas futuras neste campo.

Abstract

The viable community of microorganisms in the rhizosphere significantly impacts the physiological development and vitality of plants. The assembly and functional capacity of the rhizosphere microbiome are greatly influenced by various factors within the rhizosphere. The primary factors are the host plant genotype, developmental stage and status, soil properties, and resident microbiota. These factors drive the composition, dynamics, and activity of the rhizosphere microbiome. This review addresses the intricate interplay between these factors and how it facilitates the recruitment of specific microbes by the host plant to support plant growth and resilience under stress. This review also explores current methods for engineering and manipulating the rhizosphere microbiome, including host plant-mediated manipulation, soil-related methods, and microbe-mediated methods. Advanced techniques to harness the plant’s ability to recruit useful microbes and the promising use of rhizo-microbiome transplantation are highlighted. The goal of this review is to provide valuable insights into the current knowledge, which will facilitate the development of cutting-edge strategies for manipulating the rhizosphere microbiome for enhanced plant growth and stress tolerance. The article also indicates promising avenues for future research in this field.