Investigação sobre os efeitos da Spirulina maxima no desenvolvimento de Solanum lycopersicum e na composição da microbiota rizosférica

Abstract

A microbiota associada às plantas desempenha um papel crucial no crescimento das plantas e na tolerância ao estresse através de interações simbióticas. No entanto, as práticas agrícolas convencionais, com uso excessivo de agroquímicos, têm impactado essa microbiota, destacando a necessidade de alternativas sustentáveis. Nesse contexto, a biomassa de cianobactérias surge como uma solução em potencial, oferecendo compostos bioativos e nutrientes que beneficiam a agricultura. Este estudo avalia os efeitos da biomassa de Spirulina maxima como um bioestimulante sustentável no crescimento de plantas de tomate e nas comunidades microbianas da rizosfera. Um experimento em casa de vegetação foi conduzido usando três concentrações de Spirulina maxima (0,5 g L⁻¹, 1,0 g L⁻¹ e 2,0 g L⁻¹), juntamente com um grupo controle. Parâmetros biométricos, pigmentos fotossintéticos, propriedades químicas do solo e diversidade microbiana foram avaliados através do sequenciamento de nova geração de amplicons do gene 16S rRNA (região V4). Os resultados demonstraram um aumento significativo dependente da dose nos parâmetros de crescimento das plantas, com o tratamento de 2,0 g L⁻¹ proporcionando os maiores aumentos na biomassa da parte aérea e das raízes, número de folhas e níveis de pigmentos. A biomassa de S. maxima em altas concentrações aumentou a conectividade das redes bacterianas, favorecendo interações positivas e maior resiliência. No entanto, reduziu a diversidade de ASVs e suprimiu algumas famílias bacterianas. Esses efeitos indicam que a biomassa da cianobactéria favoreceu o crescimento das plantas por meio do incremento nutricional do meio, que estimulou a formação de uma rede microbiana mais bem conectada e menos centrada em poucos membros. Estudos adicionais são necessários, incluindo maior cobertura do gene 16S, uso do ITS para fungos e sequenciamentos mais extensos. Apesar do potencial como bioestimulante, sua aplicação exige cautela e mais pesquisas para otimizar seu uso e mitigar impactos ecológicos.

The plant-associated microbiota plays a crucial role in plant growth and stress tolerance through symbiotic interactions. However, conventional agricultural practices, with excessive agrochemical use, have impacted this microbiota, highlighting the need for sustainable alternatives. In this context, cyanobacterial biomass emerges as a potential solution, offering bioactive compounds and nutrients that benefit agriculture. This study evaluates the effects of Spirulina maxima biomass as a sustainable biostimulant on tomato plant growth and rhizosphere microbial communities. A greenhouse experiment was conducted using three concentrations of Spirulina maxima (0.5 g L-1, 1.0 g L-1, and 2.0 g L-1), along with a control group. Biometric parameters, photosynthetic pigments, soil chemical properties, and microbial diversity were assessed through next-generation sequencing of 16S rRNA gene amplicons (V4 region). The results showed a significant dose-dependent increase in plant growth parameters, with the 2.0 g L-1 treatment providing the highest increases in shoot and root biomass, leaf number, and pigment levels. High concentrations of S. maxima biomass enhanced bacterial network connectivity, promoting positive interactions and greater resilience. However, it reduced ASV diversity and suppressed some bacterial families. These effects indicate that the cyanobacterial biomass promoted plant growth by enhancing the nutrient content of the environment, which stimulated the formation of a better-connected microbial network that was less centered on a few members. Additional studies are needed, including greater coverage of the 16S gene, the use of ITS for fungi, and more extensive sequencing. Despite its potential as a biostimulant, its application requires caution and further research to optimize its use and mitigate ecological impacts.