Se evaluaron los efectos moleculares y fenotípicos de un extracto de alga marrón (BSE) en remolacha azucarera (L.). Se estudiaron los niveles de transcripción de las plantas tratadas con BSE y las no tratadas mediante RNA-seq y se validaron mediante análisis de PCR cuantitativa en tiempo real (RT-qPCR). También se analizaron la morfología de las raíces, el rendimiento de azúcar y las características de calidad de procesamiento para esclarecer mejor los efectos del tratamiento. RNA-seq reveló 1019 genes expresados diferencialmente (DEGs) entre las plantas tratadas con BSE y las no tratadas. Se utilizó un valor ajustado de p < 0.1 y un valor absoluto de log2 (cambio de pliegue) mayor que uno como criterios para seleccionar los DEGs. La ontología genética (GO) identificó las vías hormonales como un proceso biológico enriquecido. Se validaron seis DEGs involucrados en las vías de auxina y ABA utilizando RT-qPCR. La caracterización fenotípica indicó que el tratamiento con BSE condujo a un aumento significativo (p < 0.05) en la longitud total de las raíces y la longitud de las raíces finas de las plantas cultivadas en condiciones hidropónicas. El rendimiento de azúcar de las plantas cultivadas en condiciones de campo fue mayor (p < 0.05) en las parcelas tratadas en comparación con el tratamiento de control, sin afectar la calidad del procesamiento. Nuestro estudio reveló los efectos relevantes de la aplicación de BSE en la regulación de la expresión génica relacionada con auxina y ABA, así como en rasgos críticos relacionados con el desarrollo y rendimiento de la remolacha azucarera.