Soil microorganisms and their role in the interactions between weeds and crops

Abstract

The competition between weeds and crops is a topic of great interest, since this interaction can cause heavy losses in agriculture. Despite the existence of some studies on this subject, little is known about the importance of soil microorganisms in the modulation of weed-crop interactions. Plants compete for water and nutrients in the soil and the ability of a given species to use the available resources may be directly affected by the presence of some microbial groups commonly found in the soil. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are able to associate with plant roots and affect the ability of different species to absorb water and nutrients from the soil, promoting changes in plant growth. Other groups may promote positive or negative changes in plant growth, depending on the identity of the microbial and plant partners involved in the different interactions, changing the competitive ability of a given species. Recent studies have shown that weeds are able to associate with mycorrhizal fungi in agricultural environments, and root colonization by these fungi is affected by the presence of other weeds or crops species. In addition, weeds tend to have positive interactions with soil microorganisms while cultures may have neutral or negative interactions. Competition between weeds and crops promotes changes in the soil microbial community, which becomes different from that observed in monocultures, thus affecting the competitive ability of plants. When grown in competition, weeds and crops have different behaviors related to soil microorganisms, and the weeds seem to show greater dependence on associations with members of the soil microbiota to increase growth. These data demonstrate the importance of soil microorganisms in the modulation of the interactions between weeds and crops in agricultural environments. New perspectives and hypotheses are presented to guide future research in this area.

A competição entre plantas daninhas e culturas é um tópico de grande interesse, uma vez que essa interação pode causar grandes perdas na agricultura. Apesar de alguns estudos nesse tema, pouco se sabe sobre a importância dos microrganismos do solo na modulação dessa interação. As plantas competem por água e nutrientes presentes no solo e a capacidade das espécies em absorver esses recursos pode ser diretamente afetada pela presença de alguns grupos microbianos comumente encontrados no solo. Os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) são capazes de se associar com as raízes das plantas, o que afeta a capacidade das diferentes espécies em absorver água e nutrientes do solo, promovendo alterações no crescimento. Outros grupos podem promover alterações positivas ou negativas no crescimento das espécies vegetais, a depender da identidade das espécies microbianas e vegetais envolvidas nas diferentes interações, alterando a capacidade competitiva de cada uma delas. Estudos recentes têm demonstrado que as plantas daninhas são capazes de se associar com fungos micorrízicos arbusculares nos ambientes agrícolas, e que a colonização das raízes por esses fungos é afetada pela presença de outras plantas daninhas ou de culturas. Além disso, as plantas daninhas tendem a apresentar interações positivas com a microbiota do solo, ao passo que as culturas apresentam interações neutras ou negativas. A competição entre plantas daninhas e culturas promove alterações na comunidade microbiana do solo, que se torna diferente daquelas observadas nas monoculturas, afetando a capacidade competitiva das espécies vegetais. Quando colocadas em competição, plantas daninhas e culturas apresentam diferentes comportamentos relacionados à microbiota do solo, sendo que as plantas daninhas apresentam maior dependência de associações com microorganismos do solo, em relação às culturas, para aumentar seu crescimento. Esses dados demonstram a importância dos microorganismos do solo na modulação das interações entre plantas daninhas e culturas nos ambientes agrícolas. Novas perspectivas e hipóteses são apresentadas para guiar as futuras pesquisas nessa área.