Introducción

El Sargassum es un género de macroalgas planctónicas de la clase Phaeophyceae (algas pardas) en el orden Fucales. Dentro de este género, las especies Sargassum fluitans y Sargassum natans están reconocidas como las únicas dos especies holopelágicas, ya que ellas provienen del mar de los sargazos y se reproducen vegetativamente sin necesitar nunca de un sustrato (11. Torres Conde EG, Martínez-Daranas B. Lista de especies de las arribazones de macrofitobentos en cinco playas de Habana del Este, Cuba. Revista de Investigaciones Marinas. 2019; 39(1):39-49.). En la última década, se ha informado el arribo de cantidades sin precedentes de sargazo holopelágico en las costas del océano Atlántico (22. Vázquez-Delfín E, Freile-Pelegrín Y, Salazar-Garibay A, Serviere-Zaragoza E, Méndez-Rodríguez LC, Robledo D. Species composition and chemical characterization of Sargassum influx at six different locations along the Mexican Caribbean coast. The Science of The Total Environment. 2021; 795: 148852. Available from: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148852 ). En Cuba, se han informado arribazones en la costa centro-sur (33. Moreira A, Alfonso G. Inusual arribazón de Sargassum fluitans (Børgesen) Børgesen en la costa centro-sur de Cuba. Revista de Investigaciones Marinas 2013; 33(2):17-20. ) y en la costa norte-occidental (44. Arencibia-Carballo G, Irañeta-Batallán JM, Morell J, Moreira-González AR. Arribazones de Sargassum en la costa norte occidental de Cuba. JAINA Costas y Mares ante el Cambio Climático. 2020; 2(1): 19-30. Available from: https://doi.org/10.26359/52462.0220 ). Esta biomasa acumulada en costas y playas puede afectar la biodiversidad por reducción de luz y oxígeno, la salud de las personas por la producción de ácido sulfhídrico durante su descomposición y por tanto influir en la industria turística y pesquera. Una alternativa para la utilización de esta biomasa sería su aprovechamiento en la agricultura. Evidencias científicas demuestran la acción estimulante de los extractos de sargazo, en el rendimiento y la calidad nutricional de los cultivos (55. Amador-Castro F, García-Cayuela T, Alper HS, Rodriguez-Martinez V, Carrillo-Nieves D. Valorization of pelagic Sargassum biomass into sustainable applications: Current trends and challenges Journal of Environmental Management. 2021; 283: 112013. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112013 ). Por ejemplo, en el cultivo de la soya, se ha encontrado que el tratamiento con un extracto de Sargassum crassifolium, provocó efectos promotores en el crecimiento y rendimiento de las plantas (66. Noli ZA, Azwar M. Effects of Sargassum crassifolium Extract formula as biostimulant on growth and yield of Glycine max L. Merill. Jurnal Biologi Tropis. 2021; 21(3): 691-697. Available from: http://dx.doi.org/10.29303/jbt.v21i3.2842 ). Igualmente, se ha informado que un extracto de Sargassum polycystum mejoró la germinación de Sesamum indicum y estimuló el crecimiento vegetativo de Vigna radiata; sin embargo, este extracto no afectó el crecimiento de posturas de Phaseolus vulgaris (77. Jupri A, Nufus NH, Widyastuti S, Geraldine BAFD, Sunarwidhi AL, Prasedya ES, et al. The Presence of IAA in liquid extract of sargassum polycystum from lombok promotes germination and vegetative growth of selected agricultural plants. ASM Science Journal. 2021; 14(Special Issue 2): 87-93. ). En Cuba, existe muy poca evidencia de la utilización de la biomasa del sargazo con fines agrícolas. Por ello el objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de tres extractos de sargazo, obtenidos con diferentes metodologías, en los componentes del rendimiento y la calidad de granos de frijol (Phaseolus vulgaris L.) cv. CUL-156.

Materiales y Métodos

El experimento se ejecutó en la Finca Las Papas, perteneciente al Departamento de Servicios Agrícolas del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, sobre un suelo Ferralítico Rojo Lixiviado agrogénico (88. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Castro N. Clasificación de los suelos de Cuba Cuba: Ediciones INCA; 2015. 91 p. ISBN: 978-959-7023-77-7. Available from: http://ediciones.inca.edu.cu ). Se utilizaron semillas del cultivar CUL-156, las cuales fueron inoculadas con Azofert^®, previo a la siembra, a razón de 200 x 10^-3 L de inóculo por 46 kg de semilla. La distancia de siembra utilizada fue de 0,7 x 0,07 m.

Las aspersiones foliares a las plantas con los tres extractos de Sargazo al 2 % y con agua en el caso del tratamiento control, se realizaron a los 26, 40 y 53 días después de la siembra (DDS), las que se correspondían con los estadios fenológicos de etapa vegetativa, la floración y la formación de granos respectivamente.

Los extractos utilizados fueron:

Se utilizó un diseño de bloques al azar con cuatro tratamientos y cuatro réplicas. Las 16 parcelas estuvieron compuestas por tres surcos de 8 m de largo, con un área de 16,8 m².

Las atenciones culturales se realizaron según la Guía Técnica del cultivo (99. Faure B, Benítez R, Rodríguez E, Grande O, Torres M, Pérez P. Guía Técnica para la producción de frijol común y maíz. Instituto de Investigaciones de Granos. MINAG.: Molinos S.A. 2014. Available from: https://isbn.cloud/en/9789592960367 ), excepto que el área no recibió fertilización mineral alguna y el riego se efectuó con una máquina de pivote central a un intervalo de más o menos cinco días.

Las evaluaciones se realizaron en el momento de la cosecha, correspondiente a los 81 días posteriores a la siembra. Se seleccionaron 25 plantas por parcela, provenientes de los tres surcos centrales de cada unidad experimental. Para cada planta se registraron los siguientes parámetros: número de legumbres por planta, número de granos por legumbre (calculado a partir del conteo en cinco legumbres seleccionadas por planta), número total de granos por planta, masa de granos por planta (expresada en gramos), y masa de 100 granos (determinada por el pesaje de cinco muestras de 100 granos recolectadas por parcela).

Luego de comprobar que los datos obtenidos cumplieron con los supuestos teóricos de normalidad y homogeneidad de varianza, se les realizó un ANOVA de clasificación doble. En los casos en que hubo diferencias significativas entre tratamientos se realizó una comparación de medias mediante la prueba de Rangos Múltiples de Tukey con p ≤ 0,05, utilizando el programa estadístico SPSS v 21.

Además, a cuatro muestras de granos de frijol por tratamiento se les determinó el contenido de proteínas, cenizas, grasas y humedad con un equipo SpectraAnalizer NIR Zeutec. Los datos obtenidos se expresaron como porcentaje de variación con respecto al tratamiento control según la siguiente fórmula:

Para el procesamiento estadístico, se calcularon las medias, las desviaciones estándar y los intervalos de confianza a α=0,05.

Resultados y Discusión

En la Figura 1 se muestra la influencia de los tres extractos de sargazo en el comportamiento del número de legumbres y de granos por legumbre del frijol cv. CUL-156. Se aprecia que el extracto acuoso obtenido por maceración (EAS1) fue el único que tuvo diferencias significativas con el control en el número de legumbres, aunque no difirió de los otros extractos (Figura 1A). En el caso del número de granos por legumbres (Figura 1B), el EAS1 no tuvo diferencias significativas con el control, pero sí con el extracto alcohólico al 50 % (EES).

En cuanto al número (Figura 2A) y la masa de granos (Figura 2B) por planta, se puede observar que el EAS1 fue el único tratamiento que incrementó significativamente ambos indicadores, no siendo así con la masa de 100 granos (Figura 2C).

La diferente respuesta encontrada podría estar relacionada con la composición que presentan los extractos, pues se conoce que el extracto acuoso proveniente del polvo seco y molido tiene una mayor concentración de proteínas, carbohidratos, fenoles y flavonoides totales y pigmentos que el proveniente del material fresco (1010. Gutierrez Almeida A, Núñez Vázquez M, Reyes Guerrero Y, Acosta Suárez Y, Hernández Rivera Y. Caracterización química y evaluación de la actividad biológica de diferentes extractos de Sargassum spp. Avances. 2024; 26(3): 399-417. Available from: https://avances.pinar.cu/index.php/publicaciones/article/view/842/2149 ); sin embargo, este último fue el de mejor respuesta, lo que indica que es necesario probar soluciones más diluídas en el caso del extracto realizado con el polvo seco; pues en este trabajo se utilizó la misma concentración en los tres extractos. La respuesta de las plantas al extracto etanólico fue similar a la del extracto acuoso, a pesar de las diferencias en la polaridad de los solventes, lo cual conlleva a diferencias en la composición.

En una investigación dedicada al estudio de métodos de secado y la utilización de diferentes solventes (metanol, etanol 70 %, acetona, cloroformo y hexano) para la preparación de extractos de Sargassum polycystum, se encontró que el extracto etanólico mostró la mayor cantidad de fenoles totales y además, mostró una mayor actividad antibacteriana; mientras que el extracto metanólico mostró la mayor actividad antioxidante (1111. Nazarudin MF, Paramisparam A, Khalid NA, Albaz MN, Shahidan MS, Yasin ISM, et al. Metabolic variations in seaweed, Sargassum polycystum samples subjected to different drying methods via 1 H NMR-based metabolomics and their bioactivity in diverse solvent extracts. Arabian Journal of Chemistry. 2020; 13: 7652-7664. Available from: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2020.09.002 ). Por otra parte, en otra investigación donde se utilizaron cuatro disolventes (hexano, diclorometano, metanol y agua) para la elaboración de extractos de Sargassum sp., se encontró que el diclorometano fue el solvente eficaz en promover el crecimiento de hipocotilo de tomate; mientras que, en Capsicum annum, el hexano fue superior a los otros disolventes en promover el desarrollo de las plántulas (1212. Fatimah S, Alimon H, Daud N. The Effect of Seaweed Extract (Sargassum Sp) Used as fertilizer on plant growth of Capsicum Annum (Chilli) and Lycopersicon Esculentum (Tomato). Journal of Science & Technology. 2018; 3(2): 115-123. https://doi.org/10.17509/ijost.v3i2.12755 ).

Además, al utilizar extracto de Sargassum wightii Greville (concentración del 1 %) con y sin Rhizobium en plantas de caupí, se encontró que ambos tratamientos estimularon el crecimiento vegetativo (peso seco de brote y raíz, número de raíces laterales y área de hoja total), los indicadores bioquímicos (clorofila total, carotenoides, proteínas, lípidos, azúcar total y aminoácidos) y el rendimiento y sus componentes (número de cápsula, longitud, peso, número de semillas por vaina y 100 semillas de peso); destacándose la combinación de la macroalga con la bacteria.

En la Figura 3 se muestra el porcentaje de variación respecto al control de algunos indicadores de la calidad del grano del frijol asperjado con los diferentes extractos de sargazo. La aspersión con el extracto EAS1 aumentó el contenido de proteínas en un 0,52 %, mientras que el EAS 2 la aumentó en 0,39 % y el EES en 0,30 %. En cuanto a las grasas, el extracto alcohólico (EES) fue el que mayor aumento provocó con 5,5 %, seguido del EAS1 con 4,7 % y el EAS 2 con 3,8 %. La humedad se comportó de forma similar siendo mayor en los granos de las plantas que fueron asperjadas con el EES, mientras que el EAS1 provocó, en comparación con los otros extractos, un mayor porcentaje de cenizas (1,2 %) con respecto al control.

Los resultados encontrados en este estudio son positivos y muestran que la aspersión foliar con el extracto acuoso de sargazo obtenido por maceración del material fresco (EAS1) tuvo un efecto favorable en la producción del frijol cv. CUL-156. Este extracto incrementó significativamente el número de legumbres, el número de granos por planta y la masa de granos por planta, lo que indica un aumento en el rendimiento del cultivo. Además, el efecto en la calidad del grano también fue beneficioso, ya que se observó un aumento en el contenido de proteínas y cenizas, lo que mejora el valor nutricional del frijol. Aunque los demás extractos también mostraron efectos, el extracto EAS1 fue el más efectivo, sugiriendo que su composición tiene un impacto más favorable.

Estos resultados son alentadores para considerar esta estrategia como una buena opción a futuro para mejorar la producción agrícola de manera sostenible, aprovechando la biomasa de sargazo, un recurso abundante y renovable. Sin embargo, el estudio también apunta a la necesidad de seguir investigando y ajustando concentraciones para optimizar el uso de otros tipos de extractos.

Varios estudios han demostrado que algas marinas como Padina gymnospora, Gracilaria edulis y Ulva fasciata aumentaron el contenido de proteínas en Capsicum annuum (1414. Shamya Arokia rajan M, Thriunavukkarasu R, Joseph J, Aruni W. Effect of seaweed on seed germination and biochemical constituents of Capsicum annuum. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020; 29: 101761. Available from: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2020.101761. ). Igualmente, en tres variedades de soya, la aplicación de un bioestimulante comercial a base de Ascophyllum nodosum, incrementó el contenido de proteínas y grasas, resultando las concentraciones más bajas utilizadas las más efectivas (1515. Kocira S, Kocira A, Kornas R, Koszel M, Szmigielski M, Krajewska M, et al. Effects of seaweed extract on yield and protein content of two common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars. Legume Research. 2018; 41(4): 589-593. https://doi.org/10.18805/LR-383. ). El empleo foliar de 0,5 % del extracto comercial de A. nodosum aumentó significativamente el diámetro del bulbo, del cuello y el rendimiento en cuatro cultivares de cebolla. Además, mejoró el contenido de sólidos solubles totales, ácido ascórbico, N, K y P (1616. Abbas M, Anwar J, Zafar-ul-Hye M, Khan RI, Saleem M, Rahi AA, et al. Effect of seaweed extract on productivity and quality attributes of four onion cultivars. Horticulturae. 2020; 6(28): 1-13. Available from: https://doi.org/10.3390/horticulturae6020028. ). En el caso del sargazo se ha encontrado que un extracto alcohólico de Sargassum spp. aumentó el contenido de proteínas, fenoles totales, flavonoides y capacidad antioxidante (ABTS) de las hojas en plántulas de tomate (1717. Sariñana-Aldaco O, Benavides-Mendoza A, Juarez-Maldonado A, Robledo-Olivo A, Rodríguez-Jasso RM, Preciado-Rangel P, et al. Efecto de extractos de Sargassum spp en el crecimiento y antioxidantes de plántulas de tomate. Ecosistemas y Recursos Agropecuarios. 2021; 8(2): e2814. Available from: https://doi.org/10.19136/era.a8n2.2814. ). Al evaluar el potencial de Sargassum wightii, Turbinaria ornata y Caulerpa racemosa en los indicadores bioquímicos de Ocimum sanctum se obtuvo un aumento apreciable del contenido de almidón, glucosa, proteínas y clorofilas de las plantas tratadas (1818. Uthirapandi V, Suriya S, Boomibalagan P, Eswaran S, Ramya S, Vijayanand N, et al. Bio-fertilizer potential of seaweed liquid extracts of marine macro algae on growth and biochemical parameters of Ocimum sanctum. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2018; 7(3): 3528-3532. Available from: www.phytojournal.com ). La aplicación de un extracto de Sargassum swartzii (SSE) mejoró significativamente el contenido fenólico, flavonoides, proteínas y la capacidad antioxidante en Vigna unguiculata (1919. Vasantharaja R, Abraham LS, Inbakandana D, Thirugnanasambandama R, Senthilvelana T, Ayesha-Jabeen SK, et al. Influence of seaweed extracts on growth, phytochemical contents and antioxidant capacity of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp). Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2019; 17: 589-594. Available from: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.01.021. ). Al evaluar el efecto de un extracto de Sargassum polycystum sobre algunos indicadores bioquímicos de Vigna radiata y Vigna mungo se obtuvo un aumento de pigmentos fotosintéticos, proteínas, azúcares reductores, azúcares totales y aminoácidos (2020. Bharath B, Nirmalraj S, Mahendrakumar M, Perinbam K. Biofertilizing efficiency of Sargassum polycystum extract on growth and biochemical composition of Vigna radiata and Vigna mungo. Asian Pacific Journal of Reproduction. 2018; 7(1): 27-32. Available from: https://doi.org/10.4103/2305-0500.220982. ). Sin embargo, no se han encontrado informes que hagan referencia al aumento de estos indicadores en granos de frijol con la utilización de la especie Sargassum spp como bioestimulante.

Conclusión

El extracto acuoso de sargazo fresco (EAS1) mostró el mayor potencial como bioestimulante en frijol cv. CUL-156, aumentando significativamente el rendimiento y la calidad de los granos, mientras que el extracto acuoso de material seco y molido (EAS2) y el extracto hidroalcohólico (EES) tuvieron efectos menores, destacando el EES por incrementar el contenido de grasas en los granos.

Introduction

Sargassum is a genus of planktonic macroalgae belonging to the class Phaeophyceae (brown algae) in the order Fucales. Within this genus, the species Sargassum fluitans and Sargassum natans are recognized as the only two holopelagic species, since they originate from the Sargasso Sea and reproduce vegetatively without ever requiring a substrate (11. Torres Conde EG, Martínez-Daranas B. Lista de especies de las arribazones de macrofitobentos en cinco playas de Habana del Este, Cuba. Revista de Investigaciones Marinas. 2019; 39(1):39-49.). In the last decade, unprecedented amounts of holopelagic sargassum have been reported arriving on the coasts of the Atlantic Ocean (22. Vázquez-Delfín E, Freile-Pelegrín Y, Salazar-Garibay A, Serviere-Zaragoza E, Méndez-Rodríguez LC, Robledo D. Species composition and chemical characterization of Sargassum influx at six different locations along the Mexican Caribbean coast. The Science of The Total Environment. 2021; 795: 148852. Available from: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148852 ). In Cuba, strandings have been reported on the south-central coast (33. Moreira A, Alfonso G. Inusual arribazón de Sargassum fluitans (Børgesen) Børgesen en la costa centro-sur de Cuba. Revista de Investigaciones Marinas 2013; 33(2):17-20. ) and on the northwestern coast (44. Arencibia-Carballo G, Irañeta-Batallán JM, Morell J, Moreira-González AR. Arribazones de Sargassum en la costa norte occidental de Cuba. JAINA Costas y Mares ante el Cambio Climático. 2020; 2(1): 19-30. Available from: https://doi.org/10.26359/52462.0220 ). This biomass accumulated on coasts and beaches can affect biodiversity by reducing light and oxygen, impact human health through the production of hydrogen sulfide during decomposition, and consequently influence the tourism and fishing industries. One alternative for the use of this biomass would be its application in agriculture. Scientific evidence demonstrates the stimulating action of sargassum extracts on crop yield and nutritional quality (55. Amador-Castro F, García-Cayuela T, Alper HS, Rodriguez-Martinez V, Carrillo-Nieves D. Valorization of pelagic Sargassum biomass into sustainable applications: Current trends and challenges Journal of Environmental Management. 2021; 283: 112013. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112013 ). For example, in soybean cultivation, treatment with an extract of Sargassum crassifolium was found to promote plant growth and yield (66. Noli ZA, Azwar M. Effects of Sargassum crassifolium Extract formula as biostimulant on growth and yield of Glycine max L. Merill. Jurnal Biologi Tropis. 2021; 21(3): 691-697. Available from: http://dx.doi.org/10.29303/jbt.v21i3.2842 ). Likewise, it has been reported that an extract of Sargassum polycystum improved the germination of Sesamum indicum and stimulated the vegetative growth of Vigna radiata; however, this extract did not affect the growth of Phaseolus vulgaris seedlings (77. Jupri A, Nufus NH, Widyastuti S, Geraldine BAFD, Sunarwidhi AL, Prasedya ES, et al. The Presence of IAA in liquid extract of sargassum polycystum from lombok promotes germination and vegetative growth of selected agricultural plants. ASM Science Journal. 2021; 14(Special Issue 2): 87-93. ). In Cuba, there is very little evidence of the use of sargassum biomass for agricultural purposes. Therefore, the objective of this study was to evaluate the effect of three sargassum extracts, obtained through different methodologies, on yield components and grain quality of beans (Phaseolus vulgaris L.) cv. CUL-156.

Materials and Methods

The experiment was conducted at Las Papas Farm, belonging to the Agricultural Services Department of the National Institute of Agricultural Sciences, on agrogenic Leached Red Ferrallitic soil (88. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Castro N. Clasificación de los suelos de Cuba Cuba: Ediciones INCA; 2015. 91 p. ISBN: 978-959-7023-77-7. Available from: http://ediciones.inca.edu.cu ). Seeds of the cultivar CUL-156 were used, which were inoculated with Azofert^® prior to sowing, at a rate of 200 × 10^-³ L of inoculum per 46 kg of seed. The sowing distance used was 0.7 × 0.07 m.

Foliar sprays on the plants with the three Sargassum extracts at 2 % and with water in the case of the control treatment were applied at 26, 40, and 53 days after sowing (DAS), corresponding to the phenological stages of vegetative growth, flowering, and grain formation, respectively.

The extracts used were:

A randomized block design with four treatments and four replicates was used. 16 plots consisted of three rows, each 8 m long, with an area of 16.8 m².

Crop management practices were carried out according to the Technical Guide of the crop (99. Faure B, Benítez R, Rodríguez E, Grande O, Torres M, Pérez P. Guía Técnica para la producción de frijol común y maíz. Instituto de Investigaciones de Granos. MINAG.: Molinos S.A. 2014. Available from: https://isbn.cloud/en/9789592960367 ), except that the area did not receive any mineral fertilization and irrigation was performed with a central pivot machine at intervals of approximately five days.

Evaluations were carried out at harvest, corresponding to 81 days after sowing. Twenty-five plants per plot were selected from the three central rows of each experimental unit. For each plant, the following parameters were recorded: number of pods per plant, number of grains per pod (calculated from counts of five pods selected per plant), total number of grains per plant, grain mass per plant (expressed in grams), and 100-grain mass (determined by weighing five samples of 100 grains collected per plot).

After verifying that the data met the theoretical assumptions of normality and homogeneity of variance, a two-way ANOVA was performed. In cases where significant differences between treatments were found, a comparison of means was conducted using Tukey’s Multiple Range Test with p ≤ 0.05, employing the statistical program SPSS v.21.

In addition, four samples of bean grains per treatment were analyzed to determine protein, ash, fat, and moisture content using a SpectraAnalyzer NIR Zeutec device. The data obtained were expressed as percentage variation with respect to the control treatment according to the following formula:

For the statistical processing, means, standard deviations, and confidence intervals were calculated at α = 0.05

Results and Discussion

Figure 1 shows the influence of the three Sargassum extracts on the performance of the number of pods and grains per pod in beans cv. CUL-156. It can be observed that the aqueous extract obtained by maceration (EAS1) was the only one that showed significant differences compared to the control in the number of pods, although it did not differ from the other extracts (Figure 1A). In the case of the number of grains per pod (Figure 1B), EAS1 did not differ significantly from the control, but it did differ from the 50 % hydroalcoholic extract (EES).

Regarding the number (Figure 2A) and grain mass (Figure 2B) per plant, it can be observed that EAS1 was the only treatment that significantly increased both indicators, which was not the case for the 100-grain mass (Figure 2C).

The different response found could be related to the composition of the extracts, since it is known that the aqueous extract obtained from dried and ground powder has a higher concentration of proteins, carbohydrates, total phenols and flavonoids, and pigments than that obtained from fresh material (1010. Gutierrez Almeida A, Núñez Vázquez M, Reyes Guerrero Y, Acosta Suárez Y, Hernández Rivera Y. Caracterización química y evaluación de la actividad biológica de diferentes extractos de Sargassum spp. Avances. 2024; 26(3): 399-417. Available from: https://avances.pinar.cu/index.php/publicaciones/article/view/842/2149 ); however, the latter showed the best response, which indicates that it is necessary to test more diluted solutions in the case of the extract prepared with dried powder, since in this study the same concentration was used in all three extracts. The response of the plants to the ethanolic extract was similar to that of the aqueous extract, despite the differences in solvent polarity, which lead to differences in composition.

In a study dedicated to drying methods and the use of different solvents (methanol, ethanol 70 %, acetone, chloroform, and hexane) for the preparation of Sargassum polycystum extracts, it was found that the ethanolic extract showed the highest amount of total phenols and also exhibited greater antibacterial activity; whereas the methanolic extract showed the highest antioxidant activity (1111. Nazarudin MF, Paramisparam A, Khalid NA, Albaz MN, Shahidan MS, Yasin ISM, et al. Metabolic variations in seaweed, Sargassum polycystum samples subjected to different drying methods via 1 H NMR-based metabolomics and their bioactivity in diverse solvent extracts. Arabian Journal of Chemistry. 2020; 13: 7652-7664. Available from: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2020.09.002 ). On the other hand, in another study where four solvents (hexane, dichloromethane, methanol, and water) were used to prepare extracts of Sargassum sp., it was found that dichloromethane was the most effective solvent in promoting tomato hypocotyl growth; while in Capsicum annuum, hexane was superior to the other solvents in promoting seedling development (1212. Fatimah S, Alimon H, Daud N. The Effect of Seaweed Extract (Sargassum Sp) Used as fertilizer on plant growth of Capsicum Annum (Chilli) and Lycopersicon Esculentum (Tomato). Journal of Science & Technology. 2018; 3(2): 115-123. https://doi.org/10.17509/ijost.v3i2.12755 ).

Furthermore, when using extract of Sargassum wightii Greville (concentration of 1%) with and without Rhizobium in cowpea plants, it was found that both treatments stimulated vegetative growth (shoot and root dry weight, number of lateral roots, and total leaf area), biochemical indicators (total chlorophyll, carotenoids, proteins, lipids, total sugars, and amino acids), and yield and its components (number of capsules, length, weight, number of seeds per pod, and 100-seed weight); with the combination of the macroalga and the bacterium standing out.

Figure 3 shows the percentage of variation with respect to the control of some indicators of bean grain quality sprayed with different Sargassum extracts. Spraying with extract EAS1 increased protein content by 0.52 %, while EAS2 increased it by 0.39 % and EES by 0.30 %. Regarding fats, the alcoholic extract (EES) caused the greatest increase with 5.5 %, followed by EAS1 with 4.7 % and EAS2 with 3.8 %. Moisture behaved similarly, being higher in grains from plants sprayed with EES, while EAS1 caused, compared to the other extracts, a higher ash percentage (1.2 %) with respect to the control.

The results found in this study are positive and show that foliar spraying with the aqueous extract of Sargassum obtained by maceration of fresh material (EAS1) had a favorable effect on the production of beans cv. CUL-156. This extract significantly increased the number of pods, the number of grains per plant, and the grain mass per plant, indicating an increase in crop yield. In addition, the effect on grain quality was also beneficial, as an increase in protein and ash content was observed, improving the nutritional value of beans. Although the other extracts also showed effects, the EAS1 extract was the most effective, suggesting that its composition has a more favorable impact.

These results are encouraging for considering this strategy as a good future option to improve agricultural production sustainably, taking advantage of Sargassum biomass, an abundant and renewable resource. However, the study also points to the need for further research and adjustment of concentrations to optimize the use of other types of extracts.

Several studies have demonstrated that marine algae such as Padina gymnospora, Gracilaria edulis, and Ulva fasciata increased protein content in Capsicum annuum (1414. Shamya Arokia rajan M, Thriunavukkarasu R, Joseph J, Aruni W. Effect of seaweed on seed germination and biochemical constituents of Capsicum annuum. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020; 29: 101761. Available from: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2020.101761. ). Likewise, in three soybean varieties, the application of a commercial biostimulant based on Ascophyllum nodosum increased protein and fat content, with the lowest concentrations used being the most effective (1515. Kocira S, Kocira A, Kornas R, Koszel M, Szmigielski M, Krajewska M, et al. Effects of seaweed extract on yield and protein content of two common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars. Legume Research. 2018; 41(4): 589-593. https://doi.org/10.18805/LR-383. ). Foliar application of 0.5 % of the commercial extract of A. nodosum significantly increased bulb diameter, neck diameter, and yield in four onion cultivars. In addition, it improved total soluble solids, ascorbic acid, N, K, and P content (1616. Abbas M, Anwar J, Zafar-ul-Hye M, Khan RI, Saleem M, Rahi AA, et al. Effect of seaweed extract on productivity and quality attributes of four onion cultivars. Horticulturae. 2020; 6(28): 1-13. Available from: https://doi.org/10.3390/horticulturae6020028. ). In the case of Sargassum, it has been found that an alcoholic extract of Sargassum spp. increased protein content, total phenols, flavonoids, and antioxidant capacity (ABTS) in tomato seedlings (1717. Sariñana-Aldaco O, Benavides-Mendoza A, Juarez-Maldonado A, Robledo-Olivo A, Rodríguez-Jasso RM, Preciado-Rangel P, et al. Efecto de extractos de Sargassum spp en el crecimiento y antioxidantes de plántulas de tomate. Ecosistemas y Recursos Agropecuarios. 2021; 8(2): e2814. Available from: https://doi.org/10.19136/era.a8n2.2814. ). When evaluating the potential of Sargassum wightii, Turbinaria ornata, and Caulerpa racemosa on the biochemical indicators of Ocimum sanctum, a considerable increase in starch, glucose, protein, and chlorophyll content was obtained in treated plants (1818. Uthirapandi V, Suriya S, Boomibalagan P, Eswaran S, Ramya S, Vijayanand N, et al. Bio-fertilizer potential of seaweed liquid extracts of marine macro algae on growth and biochemical parameters of Ocimum sanctum. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2018; 7(3): 3528-3532. Available from: www.phytojournal.com ). The application of an extract of Sargassum swartzii (SSE) significantly improved phenolic content, flavonoids, proteins, and antioxidant capacity in Vigna unguiculata (1919. Vasantharaja R, Abraham LS, Inbakandana D, Thirugnanasambandama R, Senthilvelana T, Ayesha-Jabeen SK, et al. Influence of seaweed extracts on growth, phytochemical contents and antioxidant capacity of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp). Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2019; 17: 589-594. Available from: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.01.021. ). When evaluating the effect of an extract of Sargassum polycystum on some biochemical indicators of Vigna radiata and Vigna mungo, an increase in photosynthetic pigments, proteins, reducing sugars, total sugars, and amino acids was obtained (2020. Bharath B, Nirmalraj S, Mahendrakumar M, Perinbam K. Biofertilizing efficiency of Sargassum polycystum extract on growth and biochemical composition of Vigna radiata and Vigna mungo. Asian Pacific Journal of Reproduction. 2018; 7(1): 27-32. Available from: https://doi.org/10.4103/2305-0500.220982. ). However, no reports have been found referring to the increase of these indicators in bean grains through the use of Sargassum spp. as a biostimulant

Conclusion

The aqueous extract from fresh Sargassum (EAS1) showed the greatest potential as a biostimulant in beans cv. CUL-156, significantly increasing yield and grain quality, whereas the aqueous extract from dried and ground material (EAS2) and the hydroalcoholic extract (EES) had lesser effects, with EES standing out for increasing the fat content in the grains.