The power of magnesium: unlocking the potential for increased yield, quality, and stress tolerance of horticultural crops

Resumo

O magnésio (Mg²⁺) é fundamental para a vitalidade, produtividade e qualidade das culturas hortícolas. Central na fisiologia vegetal, o Mg²⁺ impulsiona a fotossíntese como componente integral da clorofila, promovendo o crescimento e o acúmulo de biomassa. Além do crescimento básico, afeta criticamente fatores de qualidade das culturas, desde a síntese de clorofila até o sabor, textura e vida útil. No entanto, a deficiência de Mg²⁺ pode prejudicar a produtividade e impedir o desenvolvimento das plantas. Os transportadores de magnésio (MGTs) orquestram a dinâmica do Mg²⁺, com variações notáveis observadas em espécies hortícolas como Cucumis sativus, Citrullus lanatus e Citrus sinensis. Além disso, o Mg²⁺ é fundamental para fortalecer as plantas contra estresses ambientais e doenças, reforçando as paredes celulares e estimulando a síntese de substâncias de defesa. Uma área de pesquisa emergente é a aplicação de nanopartículas de óxido de magnésio (MgO-NPs) que, devido ao seu tamanho nanométrico e alta reatividade, otimizam a absorção de nutrientes e aumentam o crescimento e a resiliência das plantas ao estresse. Concomitantemente, técnicas modernas de melhoramento fornecem insights sobre a dinâmica do Mg²⁺ para desenvolver culturas com maior eficiência de Mg²⁺ e resiliência à deficiência. O manejo eficaz do Mg²⁺ por meio de análises de solo, fertilização equilibrada e ajustes de pH é promissor para maximizar a saúde, produtividade e sustentabilidade das culturas. Esta revisão desvenda as nuances do Mg²⁺ na fisiologia e genética das plantas, e sua interação com fatores externos, servindo como pedra angular para aqueles que desejam aproveitar seu potencial para a excelência hortícola.

Abstract

Magnesium (Mg2+) is pivotal for the vitality, yield, and quality of horticultural crops. Central to plant physiology, Mg2+ powers photosynthesis as an integral component of chlorophyll, bolstering growth and biomass accumulation. Beyond basic growth, it critically affects crop quality factors, from chlorophyll synthesis to taste, texture, and shelf life. However, Mg2 + deficiency can cripple yields and impede plant development. Magnesium Transporters (MGTs) orchestrate Mg2+ dynamics, with notable variations observed in horticultural species such as Cucumis sativus, Citrullus lanatus, and Citrus sinensis. Furthermore, Mg2+ is key in fortifying plants against environmental stressors and diseases by reinforcing cell walls and spurring the synthesis of defense substances. A burgeoning area of research is the application of magnesium oxide nanoparticles (MgO-NPs), which, owing to their nanoscale size and high reactivity, optimize nutrient uptake, and enhance plant growth and stress resilience. Concurrently, modern breeding techniques provide insights into Mg2+ dynamics to develop crops with improved Mg2+ efficiency and resilience to deficiency. Effective Mg2+ management through soil tests, balanced fertilization, and pH adjustments holds promise for maximizing crop health, productivity, and sustainability. This review unravels the nuanced intricacies of Mg2+ in plant physiology and genetics, and its interplay with external factors, serving as a cornerstone for those keen on harnessing its potential for horticultural excellence.