Válogatott axenikus, nagy sűrűségű algatenyészetek vizes illetve nedves környezetben nitrogén fixációs tevékenységükkel és növekedésserkentő növényi hormonok kiválasztásával képesek szántóföldi növények növekedését serkenteni.
Japánban az 1980-as évek óta ilyen célból a rizsterületeket válogatott algák tenyészetével oltják be, így 120 %-os termésnövekedést értek el. Ugyanakkor olyan növények esetében is megfigyeltek kedvező hatást, amelyeket nem árasztanak el vízzel, hanem lombtrágyaként alkalmazva a nedves növényfelületen elszaporodva segítik elő a szántóföldi növények növekedését. Ilyen körülmények elsősorban a zöldségféléknek kedveznek – uborka, paradicsom -, de kukoricával és takarmánycirokkal is értek el eredményeket. Az utóbbi években zöldalgafajok intenzív auxinszerű és citokininszerű növényi növekedésserkentő hormonkiválasztását figyelték meg. A növénytermesztésben leggyakrabban biotrágyaként és talajkondicionálóként használták ill. használják őket, de az utóbbi évtizedben növekszik az érdeklődés antimikrobiális és antifungális valamint növényi növekedést szabályozó (Plant Growth Regulator-PGR) anyagaik iránt is.
A növényi növekedés szabályozó anyagok egy kémiailag igen heterogén csoportja a természetben előforduló vegyületeknek. Egymással is kölcsönhatva komplex módon szabályozzák a növények életének minden aspektusát. Számos élettani folyamatban játszanak szerepet, mint például a sejtek osztódása, megnyúlása és differenciálódása, nyugalmi állapot és csírázás, levélöregedés és lombhullatás valamint az abiotikus és biotikus stressz válasz reakciók. (Gupta és mtsai, 2011) A hormonok által történő szabályozás érvényesül sejt, szövet és szervezet szinten egyaránt (Tarakhovskaya, 2007).
Irodalmi adatok szerint az egysejtű mikroalgák is termelnek PGR-t, sőt egyesek antimikrobiális hatást is mutatnak bizonyos növény betegségekkel szemben. Ez utóbbi tulajdonságuk miatt alkalmasabbak a gyakorlati felhasználásra, mint a tengeri algakivonatok. Az auxin, mint a mikroalgák által termelt PGR, a növényekben minden növekedési-fejlődési jelenséget többnyire más hormonokkal való együttműködésben képes előidézni. A szár megnyúlásos növekedésének serkentésére erősen hat ez a hatás mindenképpen tapasztalható auxin jelenlétében. A serkentő hatás mértéke az auxin koncentrációjától és a szerv auxin érzékenységétől függ. Hatása még citokininek jelenlétében a sejtosztódás serkentése és a levél és termésleválás szabályozása. Késlelteti a levél leválását az abcissziót. A termésnövekedésre és a termésérés szabályozásában is szerepet játszik. Gibberellinekkel együtt a virágok nemi jellegében is meghatározó szerepet játszik.
A mikroalgák növényi hormonokhoz hasonló hormonszerű hatást mutatnak. A trópusokon a rizsföldeken tenyésző algák kedvező hatását is jórészt az általuk termelt PGR anyagokkal magyarázzák és nem a régebben elfogadott nitrogénkötő képességükkel átadni képes nagyobb mennyiségű nitrogénnel. Mikroalgák és/vagy cianobaktériumok sűrű szuszpenziója, vagy akár annak kivonatai képesek a növények növekedését serkenteni, magasságukat növelni, a levélfelület nagyságát megnövelni, képesek a gyengébb csírázóképességű magvak serkentésére, de akár a levelek klorofilltartalmának, sőt a termés keményítő, olaj és fehérjetartalmának növelésére is.
Az auxin hormoncsaládba tartozó molekulákat (elsősorban indol-3-ecetsavat) számos alkalommal mutattak ki tengervízből illetve tengeri üledékből. Több barna alga kivonatot tartalmazó készítmény is szerepel a piacon, melyek terméshozam növelésére illetve a növény erősítésére hivatottak. Makroalgák mellett mikoralgák is használatosak hormon forrásként. Ismert, hogy Chlorellából származó extraktum stimulálja a klorofill szintézist, gyümölcsfák növekedését és gyökeresedését, valamint különböző zöldségeken és rizsen is kimutatták már kedvező hatását (Yamaguci, 1997).
A gibberellinek gyorsítják a virág kifejlődését és növelik a méretét. A citokinineknek szerepük van a sejtosztódás szabályozásában, a levelek öregedését késleltetik valamint morfogenetikai hatásokkal is bírnak. E hatásokat az auxinokkal együtt fejtik ki. A sejtosztódást, illetve a szövet- és szervdifferenciálódást a két hormon együttesen befolyásolja, arányuk a meghatározó. A hidrolitikus enzimek (proteázok, nukleázok stb.) aktivitását gátolják. Citokinin molekulák a növényi sejtekben szabad bázisként és kötött formában (O-glikozidok, és nukleotidok) is előfordulnak. (Stirk és mtsai, 2003).
A brasszinoszteridok (BR) szteroid típusú növényi hormonok, melyek jelenléte elengedhetetlen a növényi növekedés és fejlődés során. Minden szövetben kimutathatók, legnagyobb aktivitásukat azonban a hajtáscsúcsban tapasztalták. Serkentik a sejtosztódást és megnyúlást, kis koncentrációban serkentik, nagyobb koncentrációban viszont gátolják a gyökerek növekedését(dózisfüggés). Kölcsönhatásuk a gibberellinekkel és az abszcizinsavval serkenti a magvak csírázását. Ezen hormonok koncentrációja az algasejtekben 0,3 és 4,0 µg/kg vizes tömeg közt változik, ami vetekszik a magasabb rendű növények brasszinoszteroid tartalmával (Tarakovskaya, 2007).
A tavainkban és folyóinkban tenyésző Scenedesmus obitsausculus és Selenastrum capricornutum törzsek vizsgálataink szerint megközelítik a tenyésztett Chlorella minutissima sós/édesvízi fajok hormontermelését. Magas hormonkoncentrációval elsősorban a magas 25-30 C környezeti hőmérsékletű algatenyészetek rendelkeznek. Nagy töménységben más algáktól vagy baktériumoktól és gombáktól mentesen, irányított módon zárt rendszerben fotobioreaktorban tudjuk előállítani őket. Hazánk természeti adottságai miatt – tenger hiányában – a tengeri algák tenyésztése ipari méretekben nem gazdaságos a nagy sótartalmú technológiai víz környezeti kockázatai miatt. A vizsgálataink kimutatták, hogy az édesvízi zöldalga mikroalga törzsek optimális körülmények között a tengeri algákat meghaladó koncentrációban képesek testükben felhalmozni és kiválasztani a növényi növekedésserkentő hormonokat és/vagy antimikróbás és/vagy fungicid anyagokat, emellett jelentős mennyiségben tartalmaznak a növények fejlődése szempontjából fontos vitaminokat és nyomelemeket is.
Ugyanakkor, ha a Chlorococcales rendbe tartozó mikro zöldalgákat előnyösen Scenedesmus törzseket együtt tenyésztjük Azospirillum brasilense baktériumokkal, akkor meglepő módon nagyobb algatömeget és hatékonyabb növénystimuláló hatást érhetünk el az előállított kultúrával. Az Azospirillum baktériumok képesek auxinok, elsősorban IAA (indolecetsav) előállítására, amely képes lehet stimulálni éppen a Scenedesmus növényi algasejtek szaporodását és hormontermelését. Az eljárásban ismertetett módon együtt tenyésztett Azospirillum brasilense ABT NCAIM (P) B 001411 és Scenedesmus obtisausculus K2012 Sco BEA(Banco Espanol de Algas) D01_12 (szabadalmilag védett) mikroalga törzs előnyös táptalaj, hőmérséklet, levegőellátás és megvilágítás alkalmazásával az eddig alkalmazottaknál hatékonyabb növényi növekedésserkentő algatenyészetet eredményez.
