RHIZOSPHERE: EGENSKAPER, MIKROBIOLOGI OCH BETYDELSE - BIOLOGI - 2025

Den rizosfären är zonen av jord som omger en rot av en växt. Både biologin och jordens kemi påverkas av denna rot. Detta område är ungefär 1 mm bredt och har inte en definierad gräns, det är ett område påverkat av föreningar som utsöndras av roten och av mikroorganismer som matar på föreningarna.

Termen rhizosphere härrör från det grekiska ordet rhiza som betyder "rot" och "sfär som betyder inflytandefält." Det var den tyska forskaren Lorenz Hiltner (1904) som först beskrev den som "jordens zon omedelbart intill rötterna av baljväxter som stöder höga nivåer av bakteriell aktivitet."

Rhizosfärens sammansättning

Emellertid har definitionen av rhizosphere utvecklats när andra fysiska, kemiska och biologiska egenskaper har upptäckts. Rhizosfären påverkas starkt av växterna som främjar intensiva biologiska och kemiska aktiviteter.

Organismer som samexisterar i rhizosphere uppvisar en mängd olika interaktioner med varandra och med växter. Dessa interaktioner kan påverka tillväxten av ett brett spektrum av grödor, varför rhizosfärer är mycket viktiga som ersättning för kemiska gödselmedel och bekämpningsmedel.

Egenskaper på rhizosphere

Den är tunn och är indelad i tre grundläggande zoner

Strukturellt sett är rhizosphere cirka 1 mm bred och har inga vassa kanter. Trots detta har tre grundläggande zoner beskrivits i rhizosphere:

- Endorizosfären

Den består av rotvävnaden och inkluderar endodermis och kortikala lager.

- Rhizoplanen

Det är rotens yta, där jordpartiklar och mikrober fästs. Den består av epidermis, cortex och skiktet av slemhinniga polysackarider.

- ectorizosphere

Det är den yttersta delen; det vill säga jorden som ligger direkt intill roten.

I vissa fall kan andra viktiga rhizosfäriska skikt hittas, såsom mykorizosfären och rhizovain.

Olika föreningar frigörs i rhizosphere

Under tillväxten och utvecklingen av en växt produceras och frigörs en mängd organiska föreningar genom utsöndring, utsöndring och avsättning. Detta gör att rhizosphere är rik på näringsämnen, jämfört med resten av jorden.

Rotens utsöndringar inkluderar aminosyror, kolhydrater, sockerarter, vitaminer, slemhinnor och proteiner. De utsöndrade fungerar som budbärare som stimulerar växelverkan mellan rötter och organismer som bebor jorden.

Ändrar jordens pH runt rötter

Rhizosfärmiljön har i allmänhet ett lägre pH, med mindre syre och högre koncentrationer av koldioxid. Emellertid kan utsöndringar göra jorden i rhizosfären surare eller alkalisk, beroende på näringsämnen som rötterna tar från jorden.

Till exempel när en växt absorberar kväve i ammoniummolekyler släpper den vätejoner som kommer att göra rhizosfären surare. Däremot, när en växt absorberar kväve i nitratmolekyler, frigör den hydroxyljoner som gör rhizosfären mer alkalisk.

Mikrobiologi

Som nämnts ovan är rhizosphere en miljö med en hög täthet av mikroorganismer av olika arter.

För en bättre förståelse kan mikroorganismerna i rhizosphere klassificeras i tre stora grupper, beroende på vilken effekt de orsakar på växter:

Gynnsamma mikrober

Denna grupp inkluderar organismer som främjar växttillväxt direkt - till exempel genom att tillhandahålla nödvändiga näringsämnen till växten - eller indirekt hämma skadliga mikrober genom olika resistensmekanismer.

I rhizosphere är det ständigt konkurrens om resurser. Gynnsamma mikrober begränsar framgången för patogener med flera mekanismer: produktion av biostatiska föreningar (som hämmar tillväxten eller multiplikationen av mikroorganismer), konkurrensen om mikronäringsämnen eller genom att stimulera plantens immunsystem.

Kommensala mikrober

I denna kategori finns de flesta mikrober som inte direkt skadar eller gynnar växten eller patogenen. Kommensala mikrober påverkar emellertid sannolikt någon annan mikroorganism till viss del genom ett komplext nätverk av interaktioner som skulle ha en indirekt effekt på växten eller patogenen.

Även om det finns specifika mikroorganismer som kan skydda växten (direkt eller indirekt) mot patogener, påverkas deras effektivitet till stor del av resten av mikrobiellt samhälle.

Således kan kommensala mikroorganismer konkurrera effektivt med andra mikroorganismer, vilket har en indirekt effekt på växten.

Patogena mikrober

Ett brett utbud av markburen patogener kan påverka växthälsan. Före infektion konkurrerar dessa skadliga mikrober med många andra mikrober i rhizosfären om näringsämnen och rymd. Nematoder och svampar är de två huvudgrupperna av jordburna växtpatogener.

I tempererade klimat är patogena svampar och nematoder agronomiskt viktigare än patogena bakterier, även om vissa bakteriegener (Pectobacterium, Ralstonia) kan orsaka betydande ekonomiska skador på vissa grödor.

Virus kan också infektera växter genom rötter, men kräver vektorer såsom nematoder eller svampar för att komma in i rotvävnaden.

Betydelse

Lockar fördelaktiga mikroorganismer

De höga nivåerna av fukt och näringsämnen i rhizosfären lockar mycket större antal mikroorganismer än andra delar av jorden.

Några av de föreningar som utsöndras i rhizosphere främjar etablering och spridning av mikrobiella populationer, mycket högre jämfört med resten av jorden. Detta fenomen är känt som rhizosphere-effekten.

Erbjuder skydd mot patogena mikroorganismer

Rotcellerna attackeras kontinuerligt av mikroorganismer, varför de har skyddsmekanismer som garanterar deras överlevnad.

Dessa mekanismer inkluderar utsöndring av försvarsproteiner och andra antimikrobiella kemikalier. Det har fastställts att utsöndringarna i rhizosfären varierar beroende på växternas tillväxtstadier.

Skyddar rötter från torkning

Flera studier tyder på att jorden i rhizosphere är betydligt fuktigare än resten av jorden, vilket hjälper till att skydda rötter från att torka ut.

De utsöndrade utsöndringarna av rötter på natten möjliggör expansion av rötter i jorden. När svetten återupptas med dagsljus börjar utsöndringar att torka ut och hålla fast vid jordpartiklar i rhizosfären. När jorden torkar och dess hydrauliska potential minskar förlorar utsöndringarna vatten till jorden.

referenser

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ, & Bakker, PAHM (2012). Rhizosfären mikrobiom och växthälsa. Trends in Plant Science, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Mikrobiell-faunal interaktion i rhizosfären och effekter på växttillväxt. European Journal of Soil Biology, 36 (3-4), 135-147.
3. Brink, SC (2016). Lås upp Rhizosphere-hemligheterna. Trends in Plant Science, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Gynnsam roll för Rhizosphere Mycoflora inom jordbruksområdet: en översikt. International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529–533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, JM (2013). Rhizosphere-mikrobiomet: Betydelse av växtnyttiga, växtpatogena och mänskliga patogena mikroorganismer. FEMS Microbiology Reviews, 37 (5), 634–663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P., & Van Der Putten, WH (2013). Återgå till rötter: Rhizosfärens mikrobiella ekologi. Nature Reviews Microbiology, 11 (11), 789–799.
7. Prashar, P., Kapoor, N., & Sachdeva, S. (2014). Rhizosphere: Dess struktur, bakteriell mångfald och betydelse. Recensioner inom miljövetenskap och bioteknik, 13 (1), 63–77.
8. Singh, BK, Millard, P., Whiteley, AS, & Murrell, JC (2004). Upptäckt av rhizosphere-mikrobiell interaktion: Möjligheter och begränsningar. Trends in Microbiology, 12 (8), 386–393.
9. Venturi, V., & Keel, C. (2016). Signalering i Rhizosphere. Trends in Plant Science, 21 (3), 187-198.
10. Walter, N., & Vega, O. (2007). En översikt över gynnsamma effekter av rhizosphere-bakterier på tillgången på näringsämnen på jord och näringsämnen. Fac. Nal. Agr. Medellín, 60 (1), 3621–3643.