RHIZOSPHERE: EGENSKABER, MIKROBIOLOGI OG BETYDNING - BIOLOGI - 2025

Den rhizosfære er zonen af jord, der omgiver en rod fra en plante. Både biologien og jordens kemi påvirkes af denne rod. Dette område er ca. 1 mm bredt og har ikke en defineret grænse, det er et område påvirket af forbindelser, der udstråles af roden, og af mikroorganismer, der lever af forbindelserne.

Udtrykket rhizosphere stammer fra det græske ord rhiza, der betyder "rod" og "sfære, der betyder indflydelsesfelt." Det var den tyske videnskabsmand Lorenz Hiltner (1904), der først beskrev det som "jordzonen umiddelbart ved siden af ​​rødderne af bælgplanter, der understøtter høje niveauer af bakterieaktivitet."

Rhizosfærens sammensætning

Definitionen af ​​rhizosfæren har imidlertid udviklet sig, da andre fysiske, kemiske og biologiske egenskaber er blevet opdaget. Rhizosfæren er stærkt påvirket af rødderne af planter, der fremmer intense biologiske og kemiske aktiviteter.

Organismer, der sameksisterer i rhizosfæren, udviser en række interaktioner med hinanden og med planter. Disse interaktioner kan påvirke væksten af ​​en lang række afgrøder, hvorfor rhizosfærer er meget vigtige som erstatning for kemisk gødning og pesticider.

Karakteristika ved rhizosfæren

Den er tynd og er opdelt i tre grundlæggende zoner

Strukturelt set er rhizosfæren ca. 1 mm bred og har ingen skarpe kanter. På trods af dette er der beskrevet tre grundlæggende zoner i rhizosfæren:

- Endorizosfæren

Det består af rodvævet og inkluderer endodermis og kortikale lag.

- Rhizoplanen

Det er overfladen på roden, hvor jordpartikler og mikrober klæber fast. Det består af overhuden, cortex og laget af slimhindige polysaccharider.

- Ektorizosfæren

Det er den yderste del; det vil sige jorden, der umiddelbart støder op til roden.

I nogle tilfælde kan andre vigtige rhizosfæriske lag findes, såsom mycorizosphere og rhizovain.

Forskellige forbindelser frigives i rhizosfæren

Under væksten og udviklingen af ​​en plante produceres og frigøres en række organiske forbindelser gennem udstråling, sekretion og afsætning. Dette får rhizosfæren til at være rig på næringsstoffer sammenlignet med resten af ​​jorden.

Rodeksudaterne inkluderer aminosyrer, kulhydrater, sukkerarter, vitaminer, slimhinder og proteiner. Eksudaterne fungerer som budbringere, der stimulerer samspillet mellem rødderne og de organismer, der bebor jorden.

Ændrer jordens pH omkring rødderne

Rhizosphere-miljøet har generelt en lavere pH-værdi med mindre ilt og højere koncentrationer af kuldioxid. Imidlertid kan ekssudater gøre jorden i rhizosfæren mere sur eller alkalisk, afhængig af de næringsstoffer, rødderne tager fra jorden.

Når en plante for eksempel absorberer nitrogen i ammoniummolekyler, frigiver den brintioner, der vil gøre rhizosfæren mere sur. I modsætning hertil frigiver en plante hydroxylioner, der gør rhizosfæren mere alkalisk, når en plante absorberer nitrogen i nitratmolekyler.

Mikrobiologi

Som nævnt ovenfor er rhizosfæren et miljø med en høj massefylde af mikroorganismer af forskellige arter.

For bedre forståelse kan mikroorganismerne i rhizosfæren klassificeres i tre store grupper, afhængigt af den virkning, de forårsager på planter:

Nyttige mikrober

Denne gruppe inkluderer organismer, der fremmer plantevækst direkte - for eksempel ved at give nødvendige næringsstoffer til planten - eller indirekte hæmme skadelige mikrober gennem forskellige resistensmekanismer.

I rhizosfæren er der konstant konkurrence om ressourcer. Fordelagtige mikrober begrænser succes med patogener med flere mekanismer: produktion af biostatiske forbindelser (som hæmmer væksten eller multiplikationen af ​​mikroorganismer), konkurrence om mikronæringsstoffer eller ved at stimulere plantens immunsystem.

Kommensale mikrober

I denne kategori er de fleste mikrober, der ikke direkte skader eller gavner planten eller patogenet. Kommensale mikrober vil dog sandsynligvis påvirke enhver anden mikroorganisme i nogen grad gennem et komplekst netværk af interaktioner, der vil have en indirekte virkning på planten eller patogenet.

Selvom der er specifikke mikroorganismer, der er i stand til at beskytte planten (direkte eller indirekte) mod patogener, påvirkes deres effektivitet stort set af resten af ​​det mikrobielle samfund.

Kommensale mikroorganismer kan således konkurrere effektivt med andre mikroorganismer og have en indirekte virkning på planten.

Patogene mikrober

En bred vifte af jordbårne patogener kan påvirke plantesundheden. Før infektion konkurrerer disse skadelige mikrober med mange andre mikrober i rhizosfæren om næringsstoffer og rum. Nematoder og svampe er de to hovedgrupper af jordbårne plantepatogener.

I tempererede klimaer er patogene svampe og nematoder agronomisk vigtigere end patogene bakterier, selvom nogle bakteriegener (Pectobacterium, Ralstonia) kan forårsage betydelig økonomisk skade på nogle afgrøder.

Vira kan også inficere planter gennem rødder, men kræver vektorer såsom nematoder eller svampe for at komme ind i rodvævet.

Betydning

Tiltrækker fordelagtige mikroorganismer

De høje niveauer af fugtighed og næringsstoffer i rhizosfæren tiltrækker langt større antal mikroorganismer end andre dele af jorden.

Nogle af forbindelserne, der udskilles i rhizosfæren, fremmer etablering og spredning af mikrobielle populationer, meget højere sammenlignet med resten af ​​jorden. Dette fænomen er kendt som rhizosphere-effekten.

Tilbyder beskyttelse mod patogene mikroorganismer

Rodcellerne er under kontinuerligt angreb fra mikroorganismer, hvorfor de har beskyttelsesmekanismer, der garanterer deres overlevelse.

Disse mekanismer inkluderer udskillelse af forsvarsproteiner og andre antimikrobielle kemikalier. Det er blevet bestemt, at ekssudaterne i rhizosfæren varierer afhængigt af plantens vækststadier.

Beskytter rødder mod udtørring

Flere undersøgelser antyder, at jorden i rhizosfæren er markant mere fugtig end resten af ​​jorden, hvilket hjælper med at beskytte rødderne mod udtørring.

Ekssudaterne frigivet af rødderne om natten tillader udvidelse af rødderne i jorden. Når sved genoptages i dagslys, begynder ekssudater at tørre ud og klæbe til jordpartikler i rhizosfæren. Når jorden tørrer og dens hydrauliske potentiale falder, mister ekssudaterne vand til jorden.

Referencer

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ, & Bakker, PAHM (2012). Rhizosphere-mikrobiomet og plantesundheden. Trends in Plant Science, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Mikrobielle-fauna interaktioner i rhizosfæren og virkninger på plantevækst. European Journal of Soil Biology, 36 (3-4), 135-147.
3. Brink, SC (2016). Låse op Rhizosphere-hemmelighederne. Trends in Plant Science, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Nyttig rolle af Rhizosphere Mycoflora inden for landbrugsområdet: En oversigt. International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529–533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, JM (2013). Rhizosphere-mikrobiomet: Betydning af plantegunstige, plantepatogene og humane patogene mikroorganismer. FEMS Microbiology Reviews, 37 (5), 634–663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P., & Van Der Putten, WH (2013). Vende tilbage til rødderne: Den mikrobielle økologi i rhizosphere. Nature Reviews Microbiology, 11 (11), 789–799.
7. Prashar, P., Kapoor, N., & Sachdeva, S. (2014). Rhizosphere: Dens struktur, bakteriel mangfoldighed og betydning. Anmeldelser i miljøvidenskab og bioteknologi, 13 (1), 63–77.
8. Singh, BK, Millard, P., Whiteley, AS, & Murrell, JC (2004). Afvikling af rhizosphere-mikrobielle interaktioner: Muligheder og begrænsninger. 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 gennemgang af fordelagtige virkninger af rhizosphere-bakterier på jordens næringsstoftilgængelighed og plantenæringsoptagelse. Fac. Nal. Agr. Medellín, 60 (1), 3621–3643.