Quais nutrientes você considera importantes para uma planta? O que as plantas precisam para ter sucesso, crescer, fazer fotossíntese, desenvolver e se defender de forma eficaz contra pragas e doenças? A maioria das pessoas, quer estudem plantas ou não, seria capaz de citar pelo menos algumas delas: nitrogênio, fósforo . . . talvez potássio. Provavelmente muito poucos, se houver, incluiriam silício.

Há muitos anos se sabe que a aplicação de silício pode beneficiar o crescimento das plantas. Existe uma longa literatura associada ao silício na agricultura. Os chineses usam mais de 30 milhões de toneladas de fertilizante de silício por ano. No entanto, foi apenas nas últimas décadas que nosso conhecimento dos efeitos e funções do silício nas plantas se desenvolveu significativamente.

O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, depois do oxigênio. A maior parte do silício no solo, no entanto, não está na forma solúvel e, portanto, não está disponível para as plantas. As plantas absorvem o silício através de suas raízes laterais na forma de ácido monossilícico. Este é então transportado pela planta e, quando atinge certas concentrações, polimeriza-se naturalmente para formar sílica sólida (SiO2), que se deposita no tecido vegetal. Esse acúmulo de sílica confere inúmeros benefícios potenciais à planta, em grande parte por mecanismos mecânicos ou físicos. Ele fornece reforço estrutural, aumenta a rigidez, aumenta a tenacidade e atua como uma barreira física contra alguns patógenos. Isso também reduz a digestibilidade do material vegetal para herbívoros e pode desgastar as peças bucais que se alimentam de insetos.Massey e Hartley 2009). Portanto, o silício pode ser um fator-chave nas interações ecológicas das plantas.

Atualmente, existem numerosos estudos demonstrando como o silício aumenta a resistência das plantas a doenças e herbivoria, mas também contra estresses abióticos, como calor, seca e salinidade.Frew et ai. 2018). A grande maioria desses estudos se concentra em uma cultura cultivada e, muitas vezes, apenas em uma única espécie, que normalmente pertence à família Poacea (gramínea). As espécies dentro desta família são, de um modo geral, plantas com alto acúmulo de silício, que transportam ativamente silício dentro e ao redor de seus tecidos. No entanto, há um crescente corpo de literatura demonstrando os efeitos benéficos do silício em espécies que não são altamente acumulativas. De fato, o silício não apenas beneficia as plantas por meio da deposição de sílica, mas também demonstrou melhorar as defesas bioquímicas induzidas e constitutivas das plantas, aumentar a eficiência fotossintética e regular positivamente o metabolismo antioxidante.

Esses dados sugerem fortemente que o silício faz mais do que simplesmente aumentar a força física e a tenacidade da planta. Em vez disso, o silício pode desempenhar um papel no metabolismo primário, crescimento e desenvolvimento da planta.Frew et ai. 2018). O silício é atualmente considerado não essencial para o crescimento das plantas, mas é considerado um nutriente benéfico. No entanto, exibe efeitos extraordinários nas plantas (algumas mencionadas acima), inigualáveis ​​por qualquer outro nutriente não essencial. Há também evidências crescentes sugerindo que o silício pode ser substituível pelo carbono nas plantas, para algumas funções da planta (Cooke e Leishman 2012). De fato, foram demonstrados possíveis trade-offs dentro das fábricas entre silício e outras defesas (Frew et al. 2016; Johnson e Hartley 2017).

À medida que nosso conhecimento sobre o silício se desenvolve, fica claro que existem lacunas em nossa compreensão do papel do silício na biologia vegetal. Apesar do crescente corpo de literatura sobre os múltiplos efeitos do silício, tem havido pouca pesquisa até o momento sobre os mecanismos subjacentes pelos quais o silício age para aumentar o crescimento das plantas e a resistência ao estresse.

Os impactos benéficos do silício possuem um vasto potencial a ser explorado na produção vegetal. A agricultura global está sob pressão cada vez maior para atender às demandas de alimentos de uma população crescente. Isso precisa ser feito de forma sustentável, ao mesmo tempo em que mantém os lucros. Os pesticidas e fertilizantes atualmente disponíveis são ecologicamente insustentáveis, são caros e estão passando por restrições crescentes (a UE concordou recentemente em proibir o uso de neonicotinoides, os inseticidas mais usados ​​no mundo). Melhorar nossa compreensão da biologia e ecologia do silício nas plantas pode levar a avanços significativos em nossa capacidade de enfrentar o desafio da produção de alimentos ecológica e economicamente sustentável.