RHIZOSPHERE: KJENNETEGN, MIKROBIOLOGI OG BETYDNING - BIOLOGI - 2025

Den rhizosphere er sonen av jord som omgir en rot av en plante. Både biologien og kjemien i jorda er påvirket av denne roten. Dette området er omtrent 1 mm bredt og har ikke en definert grense, det er et område som er påvirket av forbindelser utstrødd av roten og av mikroorganismer som lever av forbindelsene.

Begrepet rhizosphere er avledet fra det greske ordet rhiza som betyr "rot" og "sfære som betyr innflytelsesfelt." Det var den tyske forskeren Lorenz Hiltner (1904) som først beskrev den som "jordens sone umiddelbart inntil røttene til belgfrukter som støtter høye nivåer av bakteriell aktivitet."

Sammensetningen av rhizosphere

Imidlertid har definisjonen av rhizosphere utviklet seg etter hvert som andre fysiske, kjemiske og biologiske egenskaper er blitt oppdaget. Rhizosphere er sterkt påvirket av røttene til planter som fremmer intens biologisk og kjemisk aktivitet.

Organismer som sameksisterer i rhizosphere viser en rekke interaksjoner med hverandre og med planter. Disse interaksjonene kan påvirke veksten av et bredt spekter av avlinger, og det er derfor rhizosfærer er veldig viktige som erstatning for kjemisk gjødsel og sprøytemidler.

Kjennetegn på rhizosphere

Den er tynn og er delt inn i tre grunnleggende soner

Strukturelt sett er rhizosfæren omtrent 1 mm bred og har ingen skarpe kanter. Til tross for dette er tre grunnleggende soner beskrevet i rhizosfæren:

- Endorizosfæren

Det består av rotvevet og inkluderer endodermis og kortikale lag.

- Rhizoplanen

Det er overflaten på roten, der jordpartikler og mikrober fester seg. Den består av overhuden, cortex og laget av slimete polysakkarider.

- Ektorizosfæren

Det er den ytterste delen; det vil si jorda som ligger rett ved siden av roten.

I noen tilfeller kan andre viktige rhizosfæriske lag bli funnet, for eksempel mykorizosfæren og rhizovain.

Ulike forbindelser frigjøres i rhizosphere

Under vekst og utvikling av en plante produseres og frigjøres en rekke organiske forbindelser gjennom ekssudasjon, sekresjon og deponering. Dette fører til at rhizosphere er rik på næringsstoffer, sammenlignet med resten av jorda.

Roteksudatene inkluderer aminosyrer, karbohydrater, sukkerarter, vitaminer, mucilages og proteiner. Eksudatene fungerer som budbringere som stimulerer samspillet mellom røttene og organismene som bebor jorda.

Endrer pH i jorda rundt røttene

Rhizosfæremiljøet har generelt en lavere pH, med mindre oksygen og høyere konsentrasjoner av karbondioksid. Imidlertid kan ekssudater gjøre jorda i rhizosfæren surere eller basisk, avhengig av næringsstoffene som røttene tar fra jorden.

Når en plante for eksempel tar opp nitrogen i ammoniummolekyler, frigjør den hydrogenioner som vil gjøre rhizosfæren surere. Derimot når en plante tar opp nitrogen i nitratmolekyler, frigjør den hydroksylioner som gjør rhizosfæren mer alkalisk.

mikrobiologi

Som nevnt ovenfor, er rhizosphere et miljø med en høy tetthet av mikroorganismer av forskjellige arter.

For bedre forståelse kan mikroorganismene i rhizosphere klassifiseres i tre store grupper, i henhold til effekten de forårsaker på planter:

Nyttige mikrober

Denne gruppen inkluderer organismer som fremmer plantevekst direkte - for eksempel ved å gi nødvendige næringsstoffer til planten - eller indirekte, hemme skadelige mikrober gjennom forskjellige motstandsmekanismer.

I rhizosfæren er det konstant konkurranse om ressurser. Gunstige mikrober begrenser suksessen for patogener med flere mekanismer: produksjon av biostatiske forbindelser (som hemmer vekst eller multiplikasjon av mikroorganismer), konkurranse om mikronæringsstoffer, eller ved å stimulere plantens immunsystem.

Kommensale mikrober

I denne kategorien er de fleste mikrober som ikke direkte skader eller kommer planten eller patogenet til gode. Imidlertid påvirker sannsynligvis commensal-mikrober enhver annen mikroorganisme gjennom et komplekst nettverk av interaksjoner som vil ha en indirekte effekt på planten eller patogenet.

Selv om det er spesifikke mikroorganismer som er i stand til å beskytte planten (direkte eller indirekte) mot patogener, påvirkes deres effektivitet i stor grad av resten av det mikrobielle samfunnet.

Kommensale mikroorganismer kan således konkurrere effektivt med andre mikroorganismer, og utøve en indirekte effekt på planten.

Patogene mikrober

Et bredt spekter av jordbårne patogener kan påvirke plantehelsen. Før infeksjon konkurrerer disse skadelige mikroberne med mange andre mikrober i rhizosfæren om næringsstoffer og rom. Nematoder og sopp er de to hovedgruppene av jordbårne plantepatogener.

I tempererte klima er sykdomsfremkallende sopp og nematoder agronomisk viktigere enn sykdomsfremkallende bakterier, selv om noen bakterielle slekter (Pectobacterium, Ralstonia) kan forårsake betydelig økonomisk skade på noen avlinger.

Virus kan også infisere planter gjennom røtter, men krever vektorer som nematoder eller sopp for å komme inn i rotvevet.

Betydning

Tiltrekker gunstige mikroorganismer

De høye nivåene av fuktighet og næringsstoffer i rhizosfæren tiltrekker seg mye større antall mikroorganismer enn andre deler av jorda.

Noen av forbindelsene som skilles ut i rhizosfæren fremmer etablering og spredning av mikrobielle bestander, mye høyere sammenlignet med resten av jorda. Dette fenomenet er kjent som rhizosphere-effekten.

Tilbyr beskyttelse mot patogene mikroorganismer

Rotcellene er under kontinuerlig angrep av mikroorganismer, og det er derfor de har beskyttelsesmekanismer som garanterer deres overlevelse.

Disse mekanismene inkluderer utskillelse av forsvarsproteiner og andre antimikrobielle kjemikalier. Det er bestemt at ekssudatene i rhizosfæren varierer i henhold til vekststadiene av planten.

Beskytter røtter mot uttørking

Flere studier antyder at jorda i rhizosfæren er betydelig fuktigere enn resten av jorda, noe som hjelper til med å beskytte røttene mot å tørke ut.

Ekssudatene som frigjøres av røttene om natten tillater utvidelse av røttene i jorda. Når svette fortsetter i dagslys, begynner ekssudater å tørke ut og feste seg til jordpartikler i rhizosfæren. Når jorden tørker og dets hydrauliske potensiale avtar, mister ekssudatene vann til jorda.

referanser

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ, & Bakker, PAHM (2012). Rhizosphere-mikrobiomet og plantehelsen. Trends in Plant Science, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Mikrobielle-faunal interaksjoner i rhizosfæren og effekter på plantevekst. European Journal of Soil Biology, 36 (3-4), 135-147.
3. Brink, SC (2016). Låse opp hemmelighetene til Rhizosphere. Trends in Plant Science, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Gunstig rolle Rhizosphere Mycoflora innen jordbruksfeltet: en oversikt. International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529–533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, JM (2013). Rhizosphere-mikrobiomet: Betydningen av gunstige, plantepatogene og menneskelige sykdomsfremkallende mikroorganismer. FEMS Microbiology Reviews, 37 (5), 634–663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P., & Van Der Putten, WH (2013). Gå tilbake til røttene: Den mikrobielle økologien i rhizosphere. Nature Reviews Microbiology, 11 (11), 789–799.
7. Prashar, P., Kapoor, N., & Sachdeva, S. (2014). Rhizosphere: Struktur, bakteriemangfoldighet og betydning. Anmeldelser i miljøvitenskap og bioteknologi, 13 (1), 63–77.
8. Singh, BK, Millard, P., Whiteley, AS, & Murrell, JC (2004). Avspennende rhizosphere-mikrobielle interaksjoner: Muligheter og begrensninger. 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 gjennomgang av gunstige effekter av rhizosphere-bakterier på tilgjengelighet av næringsstoffer i jord og næringsstoffopptak. Fac. Nal. Agr. Medellín, 60 (1), 3621–3643.