BIOPROSPECTING OF PLANT SYMBIONTS WITH PBS PROPERTIES FOR THE DEVELOPMENT OF NOVEL PLANT BIOSTIMULANT PRODUCTS: BRIDGING RESEARCH OUTCOMES WITH REGULATORY ASPECTS

Modern agriculture faces challenges such as loss of soil fertility, fluctuating climatic factors and increasing pathogen and pest attacks. Agricultural practices have been evolving towards organic, sustainable and environmentally friendly systems. The use of natural plant biostimulants (PBS) is an innovative solution to address the challenges in sustainable agriculture, to ensure optimal nutrient uptake, crop yield, quality and tolerance to abiotic stress. In particular, among different types of biostimulants present on the market, plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) offer a novel approach for promoting plant growth, mitigate stress and increase crop yield. Hence, PGPR inoculants are now considered as a kind of plant ‘probiotics’, since they efficiently contribute to plant nutrition and immunity. The main goal of this thesis was to isolate and identify bacteria symbionts of tomato (Solanum lycopersicum L.) rhizosphere, which showed PBS properties and evaluate mechanism involved in the action of PGPR (Chapter 2), underlying genetics and physiological pathways (Chapter 3 and 4). Indeed, a deeply understanding of the mechanisms of plant growth promotion, could fulfill the lack of consistency between lab, greenhouse and field studies, and support commercialization of novel plant biostimulant products.

L'agricoltura moderna sta affrontando sfide come la perdita di fertilità del suolo, la variabilità climatica e gli attacchi di agenti patogeni in continuo aumento. Le pratiche agricole si stanno evolvendo verso sistemi sostenibili e rispettosi dell'ambiente. L'uso di biostimolanti (PBS, plant biostimulant) è una soluzione innovativa per affrontare le sfide di un’agricoltura sostenibile che garantisce un assorbimento ottimale dei nutrienti, una resa delle colture e tolleranza agli stress abiotici. In particolare, tra i diversi tipi di biostimolanti presenti sul mercato, i rizobatteri, classificati come Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR), offrono un nuovo approccio per promuovere la crescita delle piante, la mitigazione degli stress e l’aumento della resa colturale. Pertanto i PGPR sono considerati come una sorta di "probiotici" vegetali, poiché contribuiscono in modo efficiente alla nutrizione e all'immunità delle piante. L'obiettivo principale di questa tesi è isolare e identificare batteri presenti nella rizosfera di pomodoro (Solanum lycopersicum L.) che mostrano proprietà PBS, nonché valutare i meccanismi coinvolti nell'azione di promozione della crescita delle piante (Capitolo 2) e la genetica alla base di questi meccanismi (Capitolo 3 e 4). Infatti, una profonda comprensione dei meccanismi d’azione dei PGPR potrebbe colmare la mancanza di coerenza del dato di efficacia tra gli studi di laboratorio e gli studi in campo e stimolare la ricerca per la produzione e la commercializzazione di nuovi prodotti biostimolanti microbici.