DOI: https://doi.org/10.1111/ppl.70046
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39810608
تاريخ النشر: 2025-01-01
المؤلف: Petronia Carillo وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات تعزيز نمو النباتات
نظرة عامة
تُعتبر المحفزات الحيوية أدوات حيوية في الزراعة بشكل متزايد، حيث تعزز نمو المحاصيل، والقدرة على التحمل، والجودة، بينما تعزز الممارسات المستدامة. تُعرف المحفزات الحيوية بموجب اللائحة الأوروبية (EU) 2019/1009، حيث تحفز عمليات تغذية النبات بشكل مستقل عن محتواها من العناصر الغذائية، بهدف تحسين كفاءة استخدام العناصر الغذائية، وتحمل الضغوط غير الحيوية، وخصائص الجودة، وتوافر العناصر الغذائية في التربة. على الرغم من إمكانياتها، فإن فهم آليات المحفزات الحيوية وتحسين تطبيقها لا يزال يمثل تحديًا، حيث تتفاوت فعاليتها بناءً على نوع المحصول، والجرعة، والتوقيت، خاصة في ظل الظروف غير المثلى.
تقدم القضية الخاصة من *Physiologia Plantarum* بعنوان “المحفزات الحيوية في الزراعة” سبعة عشر دراسة تتناول دور المحفزات الحيوية في مواجهة التحديات الزراعية الكبيرة، بما في ذلك تغير المناخ ونقص الموارد. تفحص هذه الدراسات تحسينات كفاءة استخدام العناصر الغذائية، وتحمل الضغوط، وتعزيز النمو، وخصائص الجودة، بينما تستكشف أيضًا تركيبات مبتكرة مثل الجسيمات النانوية ومفاهيم مثل التحفيز الجليكوزي. باستخدام منهجيات متقدمة، بما في ذلك الدراسات الجزيئية والتجارب الميدانية، تُظهر الأبحاث قدرة المحفزات الحيوية على التكيف عبر أنواع نباتية وظروف نمو متنوعة. تؤكد النتائج على انتقال المحفزات الحيوية من مفاهيم تجريبية إلى مكونات أساسية في الزراعة المستدامة، مما يوفر رؤى عملية للمزارعين لتعزيز إنتاجية المحاصيل وجودتها بشكل فعال.
نقاش
يسلط النقاش الضوء على الدور المهم للمحفزات الحيوية في تعزيز كفاءة استخدام العناصر الغذائية (NUE) وتراكم الكتلة الحيوية في المحاصيل، وهو أمر حاسم للزراعة المستدامة في ظل تزايد الطلب العالمي على الغذاء. تشير أبحاث مونتيريسي وآخرون (2024) إلى أن هيدروكسيليت البروتين (PHs) يمكن أن يحسن استخدام النيتروجين في نباتات الخس تحت ظروف نقص النيتروجين من خلال تعزيز مسارات تخليق الأوكسين والسيتوكينين، وتعزيز الاستجابات المضادة للأكسدة، وزيادة مرونة جدار الخلية. كما تُظهر أبحاث باتاك وآخرون (2024) أن دمج المحفزات الحيوية الميكروبية وغير الميكروبية في القمح يمكن أن يؤدي إلى زيادة بنسبة 40% في إنتاج الحبوب وتحسين ملفات العناصر الغذائية، مما يبرز الفوائد التآزرية لدمج التنوع الميكروبي مع المحفزات الحيوية.
بالإضافة إلى ذلك، وجد فيلاسكو-كلاريس وآخرون (2024) أن محفزًا حيويًا مشتقًا من الطحالب بجرعة مثالية عزز بشكل كبير إنتاج الكتلة الحيوية وامتصاص العناصر الغذائية في الخس، على الرغم من أنه يُنصح بالحذر بشأن السمية المحتملة عند الجرعات العالية. تؤكد الدراسات مجتمعة على الفوائد المتعددة الأوجه للمحفزات الحيوية في تحسين قدرة المحاصيل على التحمل ضد الضغوط غير الحيوية من خلال آليات مثل تعزيز النشاط المضاد للأكسدة وإعادة برمجة النسخ. بشكل عام، توضح هذه النتائج الإمكانات التحويلية للمحفزات الحيوية في الزراعة الحديثة، مما يوفر استراتيجيات مبتكرة لتعزيز الإنتاجية والاستدامة بينما تعالج التحديات التي تطرحها تغير المناخ وقيود الموارد.
DOI: https://doi.org/10.1111/ppl.70046
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39810608
Publication Date: 2025-01-01
Author(s): Petronia Carillo et al.
Primary Topic: Plant Growth Enhancement Techniques
Overview
Biostimulants are increasingly recognized as vital tools in agriculture, enhancing crop growth, resilience, and quality while promoting sustainable practices. Defined by the European Regulation (EU) 2019/1009, biostimulants stimulate plant nutrition processes independently of their nutrient content, aiming to improve nutrient use efficiency, abiotic stress tolerance, quality traits, and nutrient availability in the soil. Despite their potential, understanding the mechanisms of biostimulants and optimizing their application remains a challenge, as their effectiveness varies based on crop type, dosage, and timing, particularly under suboptimal conditions.
The Special Issue of *Physiologia Plantarum* titled “Biostimulants in Agriculture” presents seventeen studies that delve into the role of biostimulants in addressing significant agricultural challenges, including climate change and resource scarcity. These studies examine improvements in nutrient use efficiency, stress tolerance, growth enhancement, and quality traits, while also exploring innovative formulations such as nanoparticles and concepts like glycostimulation. Utilizing advanced methodologies, including molecular studies and field experiments, the research demonstrates the adaptability of biostimulants across various plant species and growth conditions. The findings underscore the transition of biostimulants from experimental concepts to essential components of sustainable agriculture, offering practical insights for farmers to enhance crop productivity and quality effectively.
Discussion
The discussion highlights the significant role of biostimulants in enhancing nutrient use efficiency (NUE) and biomass accumulation in crops, which is crucial for sustainable agriculture amid increasing global food demands. Research by Monterisi et al. (2024) indicates that protein hydrolysates (PHs) can improve nitrogen utilization in lettuce plants under nitrogen-limited conditions by upregulating auxin and cytokinin biosynthesis pathways, enhancing antioxidant responses, and increasing cell wall plasticity. Pathak et al. (2024) further demonstrate that combining microbial and non-microbial biostimulants in wheat can lead to a 40% increase in grain yield and improved nutrient profiles, emphasizing the synergistic benefits of integrating microbial diversity with biostimulants.
Additionally, Velasco-Clares et al. (2024) found that a seaweed-derived biostimulant at an optimal dose significantly enhanced biomass production and nutrient assimilation in lettuce, although caution is advised regarding potential phytotoxicity at higher doses. The studies collectively underscore the multifaceted benefits of biostimulants in improving crop resilience to abiotic stresses through mechanisms such as enhanced antioxidant activity and transcriptional reprogramming. Overall, these findings illustrate the transformative potential of biostimulants in modern agriculture, offering innovative strategies to boost productivity and sustainability while addressing the challenges posed by climate change and resource limitations.