A carregar...
Publicação
New biotreatments against saline rising on Ribatejo (Portugal) farmlands using Iberian Peninsula salt flats-isolated, halophile strains
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 5.69 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Soil salinity poses a significant challenge to various crops worldwide. Approximately 20% of irri-
gated land, which produces one-third of global food, is affected by underlying soil salinity, with Mediter-
ranean countries in the EU being the most impacted. Besides, the accumulation of excess ions in the
soil leads to salinization, hindering plant growth and function by disrupting nutrient and water absorption.
This issue is particularly acute in crucial agricultural areas such as Lezíria Grande, where climatic con-
ditions and estuarine tides exacerbate soil salinity. Moreover, the productivity of major Portuguese
crops, including tomato (Solanum lycopersicum) and maize (Zea mays), has been reduced due to sa-
linity stress, jeopardizing agricultural output and food security. However, in environments characterized
by stress and unique biodiversity, a microbiome has evolved to withstand salt-stress, potentially aiding
plants in coping with these conditions. Therefore, the development of a novel bioformulation utilizing
adapted microbiota could transform agriculture, enabling plants to thrive in stressful environments. Thus,
this research aims to formulate a halophile bacteria-based solution to enhance plant growth and salt
tolerance in saline conditions. Various strains were identified with the potential to help maize and/or
tomato plants thrive under salt-stress conditions. However, Vreelandella sp. DE and Idiomarina
loihiensis EA were demonstrated to be the most promising strains, as they enhanced both plants' overall
growth under saline stress in long-term greenhouse assays. Additionally, genes associated with plant
growth-promoting traits were found in Vreelandella sp. DE, as well as its ability to modulate the genetic
expression of maize plants, resulting in enhanced growth and improved tolerance to salinity. These
effects were mediated through mechanisms including increased production of osmoprotectants, ele-
vated antioxidant enzymes activity and enhanced hormonal regulation. Nevertheless, important metab-
olites for plant improvement and salt tolerance were found to be secreted by the candidate strains.
These findings indicate the potential of this approach to enhance crop resilience and growth in saline
environments, which could revolutionize agriculture, particularly in regions affected by soil salinity.
A salinidade do solo constitui um desafio significativo para várias plantações em todo o mundo. Cerca de 20% das terras irrigadas, que produzem um terço dos alimentos a nível mundial, são afetadas pela salinidade subjacente do solo, sendo os países mediterrânicos da UE os mais afetados. Além disso, a acumulação de iões em excesso no solo conduz à salinização, prejudicando o crescimento e o funcionamento das plantas ao perturbar a absorção de nutrientes e de água. Este problema é parti- cularmente grave em zonas agrícolas cruciais como a Lezíria Grande, onde as condições climáticas e as marés estuarinas agravam a salinidade do solo. Além disso, a produtividade das principais culturas portuguesas, incluindo o tomate (Solanum lycopersicum) e o milho (Zea mays), tem sido reduzida de- vido ao stress salino, pondo em risco a produção agrícola e a segurança alimentar. No entanto, em ambientes caracterizados pelo stress e por uma biodiversidade única, um microbioma evoluiu para resistir ao stress salino, ajudando potencialmente as plantas a lidar com estas condições adversas. Por conseguinte, o desenvolvimento de uma nova bioformulação que utilize a microbiota adaptada pode transformar a agricultura, permitindo que as plantas prosperem em ambientes de stress. Assim, esta investigação tem como objetivo formular uma solução à base de bactérias halófilas para melhorar o crescimento das plantas e a tolerância ao sal em condições salinas. Foram identificadas várias estirpes com potencial para ajudar as plantas de milho e/ou tomate a prosperar em condições de stress salino. No entanto, Vreelandella sp. DE e Idiomarina loihiensis EA demonstraram ser as estirpes mais promis- soras, uma vez que melhoraram o crescimento geral de ambas as plantas sob stress salino em ensaios de estufa a longo prazo. Adicionalmente, foram encontrados na Vreelandella sp. DE genes relacionados com caraterísticas promotoras do crescimento das plantas, bem como a sua capacidade de modular a expressão genética das plantas de milho, resultando num maior crescimento e numa melhor tolerância à salinidade. Estes efeitos foram mediados por mecanismos que incluem o aumento da produção de osmoprotetores, o aumento da atividade das enzimas antioxidantes e o aumento da regulação hormo- nal. No entanto, verificou-se que as estirpes candidatas secretam metabolitos importantes para o me- lhoramento das plantas e para a tolerância ao sal. Estes resultados indicam o potencial desta aborda- gem para aumentar a resistência e o crescimento das plantações em ambientes salinos, o que poderá revolucionar a agricultura, particularmente em regiões afetadas pela salinidade do solo.
A salinidade do solo constitui um desafio significativo para várias plantações em todo o mundo. Cerca de 20% das terras irrigadas, que produzem um terço dos alimentos a nível mundial, são afetadas pela salinidade subjacente do solo, sendo os países mediterrânicos da UE os mais afetados. Além disso, a acumulação de iões em excesso no solo conduz à salinização, prejudicando o crescimento e o funcionamento das plantas ao perturbar a absorção de nutrientes e de água. Este problema é parti- cularmente grave em zonas agrícolas cruciais como a Lezíria Grande, onde as condições climáticas e as marés estuarinas agravam a salinidade do solo. Além disso, a produtividade das principais culturas portuguesas, incluindo o tomate (Solanum lycopersicum) e o milho (Zea mays), tem sido reduzida de- vido ao stress salino, pondo em risco a produção agrícola e a segurança alimentar. No entanto, em ambientes caracterizados pelo stress e por uma biodiversidade única, um microbioma evoluiu para resistir ao stress salino, ajudando potencialmente as plantas a lidar com estas condições adversas. Por conseguinte, o desenvolvimento de uma nova bioformulação que utilize a microbiota adaptada pode transformar a agricultura, permitindo que as plantas prosperem em ambientes de stress. Assim, esta investigação tem como objetivo formular uma solução à base de bactérias halófilas para melhorar o crescimento das plantas e a tolerância ao sal em condições salinas. Foram identificadas várias estirpes com potencial para ajudar as plantas de milho e/ou tomate a prosperar em condições de stress salino. No entanto, Vreelandella sp. DE e Idiomarina loihiensis EA demonstraram ser as estirpes mais promis- soras, uma vez que melhoraram o crescimento geral de ambas as plantas sob stress salino em ensaios de estufa a longo prazo. Adicionalmente, foram encontrados na Vreelandella sp. DE genes relacionados com caraterísticas promotoras do crescimento das plantas, bem como a sua capacidade de modular a expressão genética das plantas de milho, resultando num maior crescimento e numa melhor tolerância à salinidade. Estes efeitos foram mediados por mecanismos que incluem o aumento da produção de osmoprotetores, o aumento da atividade das enzimas antioxidantes e o aumento da regulação hormo- nal. No entanto, verificou-se que as estirpes candidatas secretam metabolitos importantes para o me- lhoramento das plantas e para a tolerância ao sal. Estes resultados indicam o potencial desta aborda- gem para aumentar a resistência e o crescimento das plantações em ambientes salinos, o que poderá revolucionar a agricultura, particularmente em regiões afetadas pela salinidade do solo.
Descrição
Palavras-chave
Salt-stress Tomato Maize Halophile bacteria Biotreatment