Charakterystyka Rhizosphere, mikrobiologia i znaczenie

The ryzosfera jest strefą gleby, która otacza korzeń rośliny. Korzeń ten ma wpływ zarówno na biologię, jak i chemię gleby. Obszar ten ma szerokość około 1 mm i nie ma zdefiniowanej krawędzi, jest to obszar pod wpływem związków wydzielanych przez korzeń i mikroorganizmy żywiące się związkami.

Termin ryzosfera pochodzi od greckiego słowa rhiza co oznacza „korzeń” i „sfera, która oznacza pole wpływów”. To niemiecki naukowiec Lorenz Hiltner (1904) opisał go po raz pierwszy jako „strefę gleby bezpośrednio przylegającą do korzeni roślin strączkowych, która wspiera wysoki poziom aktywności bakteryjnej”.

Jednak definicja ryzosfery ewoluowała wraz z odkryciem innych właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych. Ryzosfera jest pod silnym wpływem korzeni roślin, które promują intensywne działania biologiczne i chemiczne.

Organizmy, które współistnieją w ryzosferze, wykazują różnorodne interakcje między nimi, a także z roślinami. Te interakcje mogą wpływać na wzrost szerokiej gamy upraw, dlatego ryzosfery są bardzo ważne jako substytuty chemicznych nawozów i pestycydów.

Indeks

• 1 Charakterystyka ryzosfery
  • 1.1 Jest cienka i podzielona na trzy podstawowe strefy
  • 1.2 W ryzosferze uwalniane są różne związki
  • 1.3 Zmień pH gleby wokół korzeni
• 2 Mikrobiologia
  • 2.1 Korzystne mikroby
  • 2.2 Mikroby komensalne
  • 2.3 Mikroorganizmy chorobotwórcze
• 3 Znaczenie
  • 3.1 Przyciąga korzystne mikroorganizmy
  • 3.2 Zapewnia ochronę przed drobnoustrojami chorobotwórczymi
  • 3.3 Chroni korzenie przed wysuszeniem
• 4 odniesienia

Charakterystyka ryzosfery

Jest cienki i podzielony na trzy podstawowe strefy

Strukturalnie ryzosfera ma szerokość około 1 mm i nie ma zdefiniowanych krawędzi. Mimo to opisano trzy podstawowe obszary w ryzosferze:

- Endorizosfera

Składa się z tkanki korzeniowej i obejmuje endodermę i warstwy korowe.

- Ryzoplan

Jest to powierzchnia korzenia, gdzie przylegają cząsteczki gleby i mikroby. Tworzą go naskórek, skorupa i warstwa śluzowatych polisacharydów.

- Ectorizosfera

Jest to najbardziej zewnętrzna część; to znaczy gleba, która bezpośrednio przylega do korzenia.

W niektórych przypadkach można znaleźć inne ważne warstwy ryzosferyczne, takie jak mikoryzyza i ryzowaina.

W ryzosferze uwalniane są różne związki

Podczas wzrostu i rozwoju rośliny wytwarzane są i uwalniane różne związki organiczne w wyniku wysięku, wydzielania i odkładania. To powoduje, że ryzosfera jest bogata w składniki odżywcze, w porównaniu z resztą gleby.

Wysięki korzeniowe obejmują aminokwasy, węglowodany, cukry, witaminy, śluzy i białka. Wysięki działają jako posłańcy, które stymulują interakcje między korzeniami a organizmami zamieszkującymi glebę.

Zmienia pH gleby wokół korzeni

Środowisko ryzosfery ma na ogół niższe pH, z mniejszą ilością tlenu i wyższym stężeniem dwutlenku węgla. Jednak wysięki mogą sprawić, że gleba w ryzosferze będzie bardziej kwaśna lub zasadowa, w zależności od składników odżywczych, które korzenie pobierają z gleby.

Na przykład, gdy roślina absorbuje azot w cząsteczkach amonu, uwalnia jony wodoru, które czynią ryzosferę bardziej kwaśną. W przeciwieństwie do tego, gdy roślina absorbuje azot w cząsteczkach azotanów, uwalnia jony hydroksylowe, które czynią ryzosferę bardziej alkaliczną.

Mikrobiologia

Jak wspomniano powyżej, ryzosfera jest środowiskiem o dużej gęstości mikroorganizmów różnych gatunków.

Dla lepszego zrozumienia mikroorganizmy ryzosfery można podzielić na trzy duże grupy, w zależności od efektu, jaki powoduje na rośliny:

Korzystne mikroby

Ta grupa obejmuje organizmy, które bezpośrednio wspierają wzrost rośliny - na przykład, dostarczając roślinom niezbędnych składników odżywczych - lub pośrednio, hamując szkodliwe mikroby poprzez różne mechanizmy odporności..

W ryzosferze istnieje stała rywalizacja o zasoby. Korzystne drobnoustroje ograniczają sukces patogenów z kilkoma mechanizmami: wytwarzanie związków biostatycznych (które hamują wzrost lub rozmnażanie mikroorganizmów), rywalizacja o mikroelementy lub stymulowanie układu odpornościowego rośliny.

Komensalne mikroby

W tej kategorii większość drobnoustrojów, które nie szkodzą lub bezpośrednio przynoszą korzyść roślinie lub patogenowi. Jest jednak prawdopodobne, że mikroby komensalne wpływają w pewnym stopniu na każdy inny mikroorganizm poprzez złożoną sieć oddziaływań, które mogłyby spowodować pośredni wpływ na roślinę lub patogen.

Chociaż istnieją specyficzne mikroorganizmy, które są w stanie chronić roślinę (bezpośrednio lub pośrednio) przed patogenami, na jej skuteczność w dużym stopniu wpływa reszta społeczności drobnoustrojów.

Zatem mikroorganizmy komensalne mogą skutecznie konkurować z innymi mikroorganizmami wywierającymi pośredni wpływ na roślinę.

Patogenne drobnoustroje

Szeroki zakres patogenów przenoszonych przez glebę może wpływać na zdrowie roślin. Przed infekcją te szkodliwe mikroby konkurują z wieloma innymi drobnoustrojami w ryzosferze o składniki odżywcze i przestrzeń. Nicienie i grzyby to dwie główne grupy patogenów roślin przenoszonych przez glebę.

W klimacie umiarkowanym patogenne grzyby i nicienie są ważniejsze agronomicznie niż bakterie chorobotwórcze, chociaż niektóre rodzaje bakterii (Pectobacterium, Ralstonia) może spowodować znaczne szkody gospodarcze w niektórych uprawach.

Wirusy mogą również infekować rośliny przez korzenie, ale do wektorów korzeniowych wymagają wektorów, takich jak nicienie lub grzyby.

Znaczenie

Przyciąga pożyteczne mikroorganizmy

Wysoki poziom wilgoci i składników odżywczych w ryzosferze przyciąga znacznie większą liczbę mikroorganizmów niż inne części gleby.

Niektóre związki wydzielane w ryzosferze sprzyjają powstawaniu i rozprzestrzenianiu się populacji drobnoustrojów, znacznie wyższych w porównaniu z resztą gleby. Zjawisko to znane jest jako efekt ryzosfery.

Zapewnia ochronę przed drobnoustrojami chorobotwórczymi

Komórki korzeni są nieustannie atakowane przez mikroorganizmy, dlatego mają mechanizmy ochronne, które gwarantują ich przetrwanie.

Mechanizmy te obejmują wydzielanie białek obronnych i innych środków przeciwbakteryjnych. Ustalono, że wysięki w ryzosferze różnią się w zależności od stadiów wzrostu roślin.

Chroni korzenie przed wysuszeniem

Kilka badań sugeruje, że gleba ryzosfery jest znacznie bardziej wilgotna niż reszta gleby, co pomaga chronić korzenie suszenia.

Wysięk uwalniany przez korzenie w nocy pozwala na ekspansję korzeni w glebie. Kiedy pot jest wznawiany w świetle dziennym, wysięki zaczynają wysychać i przylegać do cząstek gleby w ryzosferze. Gdy gleba wysycha, a jej potencjał hydrauliczny maleje, wydzieliny tracą wodę w glebie.

Referencje

1. Berendsen, R. L., Pieterse, C.M. J., i Bakker, P. A. H. M. (2012). Mikrobiom i zdrowie roślin ryzosfery. Trendy w nauce roślin, 17(8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, B.S., Alphei, J., i Scheu, S. (2000). Interakcje mikrobiologiczno-fauny w ryzosferze i wpływ na wzrost roślin. European Journal of Soil Biology, 36(3-4), 135-147.
3. Brink, S.C. (2016). Odblokowywanie tajemnic ryzosfery. Trendy w nauce roślin, 21(3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Korzystna rola ryzosfery Mycoflora w dziedzinie rolnictwa: przegląd. International Journal of Science and Reasearch, 5(8), 529-533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., i Raaijmakers, J. M. (2013). Mikrobiom ryzosferowy: znaczenie pożytecznych dla roślin, patogennych roślin i mikroorganizmów chorobotwórczych dla człowieka. FEMS Microbiology Reviews, 37(5), 634-663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, J. M., Lemanceau, P., i Van Der Putten, W. H. (2013). Wracając do korzeni: mikrobiologiczna ekologia ryzosfery. Nature Reviews Microbiology, 11(11), 789-799.
7. Prashar, P., Kapoor, N. i Sachdeva, S. (2014). Ryzosfera: jej struktura, różnorodność bakteryjna i znaczenie. Recenzje w dziedzinie nauk o środowisku i biotechnologii, 13(1), 63-77.
8. Singh, B.K., Millard, P., Whiteley, A.S. i Murrell, J.C. (2004). Odkrywanie interakcji mikroorganizmów ryzosferowych: możliwości i ograniczenia. Trendy w mikrobiologii, 12(8), 386-393.
9. Venturi, V. i Keel, C. (2016). Sygnalizacja w Rhizosferze. Trendy w nauce roślin, 21(3), 187-198.
10. Walter, N. i Vega, O. (2007). Przegląd korzystnego wpływu bakterii ryzosfery na dostępność składników odżywczych w glebie i pobieranie składników pokarmowych przez rośliny. Fac. Nal. Agr. Medellin, 60(1), 3621-3643.