Biofumigation with species of the Brassicaceae family: a review

Abstract

Biofumigation involves the release of volatile biocidal compounds in the soil through the incorporation of certain plants and their residues. Species of the Brassicaceae family are the most widely used plants for biofumigation. These plants contain glucosinolates, which produce compounds, such as isothiocyanates, following enzymatic hydrolysis, with scientifically proven fungicidal effects. The most commonly used brassica species belong to the genera Brassica, Raphanus, Sinapis, and Eruca. In addition to the release of compounds in the soil, complementary mechanisms, such as the supply of organic matter and nutrients, and improvement of the soil structure, also play a role in biofumigation. In the past two decades, several studies on the use of brassica residues in biofumigation have been published, showing promising results in the management of soil pathogens (fungi and oomycetes, nematodes, bacteria, and protozoa), weed seeds, and insects. Usage of new biofumigation compounds has also been validated in recent years, including the development of patented technological products such as liquid formulations and pellets. The objective of this article was to review these new developments, beginning with concepts related to biofumigation, and to discuss the mechanisms of action of compounds involving brassica species and the recommendations on usage. Promising examples of the use of this technique are also presented, further detailing the advances in basic and applied knowledge on the subject.

Biofumigação do Solo com Espécies da Família Brassicaceae: Uma Tecnologia em Potencial

“…Esta hidrólise deve-se à presença da enzima conhecida comumente como mirosinase, que é fisicamente separada dos GSLs nos tecidos intactos destas plantas (ROSA et al, 1997;LADHALAKSHMI et al, 2015). Dentre os diferentes produtos biologicamente ativos resultantes da hidrólise dos GSLs, estão os isotiocianatos (ITCs) (SANTOS et al, 2021). Estes compostos, ao serem Informe Técnico, v. 1, n. 6, 2021 liberados no solo, têm efeitos deletérios, cientificamente comprovados, contra uma série de fitopatógenos.…”

“…Entre as espécies mais utilizadas estão plantas da família Brassicaceae por apresentarem glucosinolatos em sua composição, em concentrações variáveis conforme a espécie e outras variáveis de ambiente e manejo. Os glucosinolatos, após hidrólise enzimática, liberam gases com ação biofumigante e bioativa contra uma série de microrganismos, incluindo agentes fitopatogênicos (SANTOS et al, 2021).…”

“…O procedimento requer o pré-cultivo da brássica seguido de incorporação da biomassa ao solo, o que traz benefícios adicionais como adição de matéria orgânica e consequente melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo (KIRKEGAARD, 2009;CLARKSON et al, 2015). Além desta metodologia, outras formas de aplicação têm sido preconizadas como a aplicação de farelo das sementes de brássicas, que é o resíduo da extração do óleo, além de formulações líquidas e pellets produzidos a partir da mostarda etíope ou mostarda abissínia (Brassica carinata) (SANTOS et al, 2021).…”

Suppression of Sclerotium cepivorum Using Biofumigation By Glucosinolate-Containing Plant and Cyanogenic Bacteria اخماد فطر الاسکيرولشيم سيبوفورم باستخدام التبخير الحيوي بالنباتات المحتوية على الجلوکوسينولات والبکتيريا المنتجة لسيانيد الهيدروجين

“…Under intensive conventional cultivation systems, chemicals are the method currently available to farmers, among them, the volatile compounds that are used frequently in a practice known as soil fumigation (Leite and Lopes, 2018). Fumigation aims to sterilize the soil, which is incompatible with the philosophy and principles of production systems that value the biological activity of the soil, such as organic or agroecological systems (Santos et al, 2021).…”

Biofumigación y solarización como estrategias de manejo de nematodos en tomate (Solanum lycopersicum)

“…Based on the results, the use of Brassicaceae in combination with solarization could be a viable alternative for the management of nematode populations in tomato crops. (18). Aparte del efecto biocida, los biofumigantes favorecen la multiplicación de microorganismos del suelo que compiten con los patógenos favoreciendo la disminución de la incidencia de enfermedades en plantas y por otra parte, esta práctica permite incorporar fertilizantes verdes en el suelo (19).…”