Χαρακτηριστικά της ριζοσφαίρας, μικροβιολογία και σημασία

Το ριζόσφαιρα είναι η ζώνη του εδάφους που περιβάλλει τη ρίζα ενός φυτού. Τόσο η βιολογία όσο και η χημεία του εδάφους επηρεάζονται από αυτή τη ρίζα. Αυτή η περιοχή έχει πλάτος περίπου 1 mm και δεν έχει καθορισμένη ακμή, είναι μια περιοχή που επηρεάζεται από ενώσεις που εκπέμπονται από τη ρίζα και από μικροοργανισμούς που τροφοδοτούν τις ενώσεις.

Ο όρος ριζόσφαιρα προέρχεται από την ελληνική λέξη ρίζα που σημαίνει "ρίζα" και "σφαίρα που σημαίνει πεδίο επιρροής". Ήταν ο Γερμανός επιστήμονας Lorenz Hiltner (1904) ο οποίος την περιγράφει για πρώτη φορά ως "τη ζώνη του εδάφους που βρίσκεται δίπλα στις ρίζες των όσπρων που υποστηρίζει υψηλά επίπεδα βακτηριακής δραστηριότητας".

Ωστόσο, ο ορισμός της ριζόσφαιρας εξελίσσεται καθώς έχουν ανακαλυφθεί και άλλες φυσικές, χημικές και βιολογικές ιδιότητες. Η ριζόσφαιρα επηρεάζεται έντονα από τις ρίζες των φυτών που προωθούν τις έντονες βιολογικές και χημικές δραστηριότητες.

Οι οργανισμοί που συνυπάρχουν στη ριζόσφαιρα παρουσιάζουν μια ποικιλία αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους και επίσης με φυτά. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να επηρεάσουν την ανάπτυξη ενός ευρέος φάσματος καλλιεργειών, γι 'αυτό και οι ριζόσφαιρες είναι πολύ σημαντικές ως υποκατάστατα χημικών λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά της ριζόσφαιρας
  • 1.1 Είναι λεπτό και υποδιαιρείται σε τρεις βασικές ζώνες
  • 1.2 Διαφορετικές ενώσεις απελευθερώνονται στη ριζόσφαιρα
  • 1.3 Αλλάξτε το pH του εδάφους γύρω από τις ρίζες
• 2 Μικροβιολογία
  • 2.1 Ευεργετικά μικρόβια
  • 2.2 Ουσιαστικά μικρόβια
  • 2.3 Παθογόνα μικρόβια
• 3 Σημασία
  • 3.1 Προσέλκυση ευεργετικών μικροοργανισμών
  • 3.2 Προσφέρει προστασία έναντι παθογόνων μικροοργανισμών
  • 3.3 Προστατεύει τις ρίζες από το στέγνωμα
• 4 Αναφορές

Χαρακτηριστικά της ριζόσφαιρας

Είναι λεπτό και υποδιαιρείται σε τρεις βασικές ζώνες

Δομικά, η ριζόσφαιρα έχει πλάτος περίπου 1 mm και δεν έχει καθορισμένες ακμές. Παρ 'όλα αυτά, έχουν περιγραφεί τρεις βασικές περιοχές της ριζόσφαιρας:

- Η ενδοριστική σφαίρα

Αποτελείται από ριζικό ιστό και περιλαμβάνει τα στρώματα endodermis και φλοιώδη.

- Η ριζοπλάνη

Είναι η επιφάνεια της ρίζας, όπου τα σωματίδια του εδάφους και τα μικρόβια προσκολλώνται. Αποτελείται από την επιδερμίδα, το φλοιό και το στρώμα των πολυσακχαριτών με βλεννογόνο.

- Η εκκοριστική σφαίρα

Είναι το πιο εξωτερικό μέρος. δηλαδή το χώμα που βρίσκεται ακριβώς δίπλα στη ρίζα.

Σε ορισμένες περιπτώσεις μπορείτε να βρείτε και άλλα σημαντικά στρώματα ριζόσφαιρας, όπως η μυκοκοζιόσφαιρα και η ριζόβανο.

Στη ριζόσφαιρα απελευθερώνονται διάφορες ενώσεις

Κατά την ανάπτυξη και την ανάπτυξη ενός φυτού παράγεται και απελευθερώνεται ποικιλία οργανικών ενώσεων με έκκριση, έκκριση και εναπόθεση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η ριζόσφαιρα να είναι πλούσια σε θρεπτικά συστατικά, σε σύγκριση με το υπόλοιπο έδαφος.

Τα ριζικά εκκρίματα περιλαμβάνουν αμινοξέα, υδατάνθρακες, σάκχαρα, βιταμίνες, βλεννώδη και πρωτεΐνες. Τα εκκρίματα λειτουργούν ως αγγελιοφόροι που διεγείρουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ριζών και των οργανισμών που κατοικούν στο έδαφος.

Αλλάζει το pH του εδάφους γύρω από τις ρίζες

Το περιβάλλον της ριζόσφαιρας έχει γενικά χαμηλότερο pH, με μικρότερο οξυγόνο και υψηλότερες συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα. Ωστόσο, τα εκκρίματα μπορούν να κάνουν το έδαφος στη ριζόσφαιρα πιο όξινο ή αλκαλικό, ανάλογα με τα θρεπτικά συστατικά που λαμβάνονται από τις ρίζες του εδάφους.

Για παράδειγμα, όταν ένα φυτό απορροφά άζωτο σε μόρια αμμωνίου, απελευθερώνει ιόντα υδρογόνου που θα καταστήσουν τη ριζόσφαιρα πιο όξινη. Αντιθέτως, όταν ένα φυτό απορροφά άζωτο σε μόρια νιτρικών, απελευθερώνει ιόντα υδροξυλίου που καθιστούν τη ριζόσφαιρα πιο αλκαλική.

Μικροβιολογία

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η ριζόσφαιρα είναι ένα περιβάλλον με υψηλή πυκνότητα μικροοργανισμών διαφόρων ειδών.

Για καλύτερη κατανόηση, οι μικροοργανισμοί της ριζόσφαιρας μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις μεγάλες ομάδες, ανάλογα με την επίδραση που προκαλούν στα φυτά:

Ευεργετικά μικρόβια

Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει τους οργανισμούς που προωθούν την ανάπτυξη του φυτού απευθείας - για παράδειγμα, παρέχοντας τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά στο φυτό - ή έμμεσα, αναστέλλοντας τα επιβλαβή μικρόβια μέσω διαφόρων μηχανισμών αντίστασης.

Στη ριζόσφαιρα υπάρχει ένας συνεχής ανταγωνισμός για πόρους. Τα ευεργετικά μικρόβια περιορίζουν την επιτυχία των παθογόνων με διάφορους μηχανισμούς: την παραγωγή βιοστατικών ενώσεων (που αναστέλλουν την ανάπτυξη ή τον πολλαπλασιασμό των μικροοργανισμών), τον ανταγωνισμό για τα μικροθρεπτικά συστατικά ή την τόνωση του ανοσοποιητικού συστήματος του φυτού.

Συμπτωματικά μικρόβια

Σε αυτή την κατηγορία είναι τα περισσότερα από τα μικρόβια που δεν βλάπτουν ή ευνοούν άμεσα το φυτό ή τον παθογόνο οργανισμό. Εντούτοις, είναι πιθανό ότι τα συνηθισμένα μικρόβια επηρεάζουν σε κάποιο βαθμό οποιονδήποτε άλλο μικροοργανισμό, μέσω ενός πολύπλοκου δικτύου αλληλεπιδράσεων που θα προκαλούσε έμμεση επίδραση στο φυτό ή στον παθογόνο.

Αν και υπάρχουν συγκεκριμένοι μικροοργανισμοί που είναι ικανοί να προστατεύσουν το φυτό (άμεσα ή έμμεσα) από παθογόνους παράγοντες, η αποτελεσματικότητά του επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την υπόλοιπη μικροβιακή κοινότητα.

Έτσι, οι συναφείς μικροοργανισμοί μπορούν να ανταγωνιστούν αποτελεσματικά με τους άλλους μικροοργανισμούς που ασκούν έμμεση επίδραση στο φυτό.

Παθογόνα μικρόβια

Ένα ευρύ φάσμα παθογόνων που μεταδίδονται από το έδαφος μπορεί να επηρεάσει την υγεία των φυτών. Πριν από τη μόλυνση, αυτά τα επιβλαβή μικρόβια ανταγωνίζονται με πολλά άλλα μικρόβια στη ριζόσφαιρα για θρεπτικά συστατικά και χώρο. Τα νηματώδη και οι μύκητες είναι οι δύο κύριες ομάδες παθογόνων φυτών που μεταδίδονται από το έδαφος.

Σε εύκρατα κλίματα, οι παθογόνοι μύκητες και τα νηματώδη είναι αγρονομικά πιο σημαντικά από τα παθογόνα βακτήρια, αν και μερικά βακτηριακά γένη (Pectobacterium, Ralstonia) μπορεί να προκαλέσει σημαντική οικονομική ζημία σε ορισμένες καλλιέργειες.

Οι ιοί μπορούν επίσης να μολύνουν τα φυτά μέσω των ριζών, αλλά απαιτούν φορείς όπως νηματώδη ή μύκητες να εισέλθουν στον ιστό των ριζών.

Σημασία

Προσελκύει ευεργετικούς μικροοργανισμούς

Τα υψηλά επίπεδα υγρασίας και θρεπτικών ουσιών στη ριζόσφαιρα προσελκύουν πολύ μεγαλύτερο αριθμό μικροοργανισμών από άλλα μέρη του εδάφους.

Ορισμένες από τις ενώσεις που εκκρίνονται στη ριζόσφαιρα προάγουν την εγκατάσταση και τον πολλαπλασιασμό μικροβιακών πληθυσμών, πολύ υψηλότερες σε σύγκριση με το υπόλοιπο έδαφος. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως φαινόμενο ριζόσφαιρας.

Προσφέρει προστασία έναντι παθογόνων μικροοργανισμών

Τα κύτταρα των ριζών είναι υπό συνεχή επίθεση μικροοργανισμών, γι 'αυτό έχουν μηχανισμούς προστασίας που εγγυώνται την επιβίωσή τους.

Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν την έκκριση αμυντικών πρωτεϊνών και άλλων αντιμικροβιακών χημικών ουσιών. Έχει προσδιοριστεί ότι τα εκκρίματα στη ριζόσφαιρα ποικίλλουν ανάλογα με τα στάδια της ανάπτυξης των φυτών.

Προστατεύει τις ρίζες από το στέγνωμα

Αρκετές μελέτες δείχνουν ότι το έδαφος της ριζόσφαιρας είναι σημαντικά πιο υγρό από το υπόλοιπο έδαφος, το οποίο βοηθά στην προστασία των ριζών της ξήρανσης.

Τα εκκρίματα που απελευθερώνονται από τις ρίζες τη νύχτα επιτρέπουν την επέκταση των ριζών στο έδαφος. Όταν η εφίδρωση επαναλαμβάνεται στο φως της ημέρας, τα εκκρίματα αρχίζουν να στεγνώνουν και να προσκολλώνται στα σωματίδια του εδάφους στη ριζόσφαιρα. Καθώς το έδαφος στεγνώνει και το υδραυλικό του δυναμικό μειώνεται, τα εκκρίματα χάνουν νερό στο έδαφος.

Αναφορές

1. Berendsen, R. L., Pieterse, C. Μ. J., & Bakker, Ρ. Α. Η. Μ. (2012). Το μικροβιοκτόνο ριζόσφαιρας και η υγεία των φυτών. Τάσεις στην επιστήμη των φυτών, 17(8), 478-486.
2. Bonkowski, Μ., Cheng, W., Griffiths, B.S., Alphei, J. & Scheu, S. (2000). Μικροβιακές-φυσικές αλληλεπιδράσεις στη ριζόσφαιρα και επιπτώσεις στην ανάπτυξη των φυτών. European Journal of Soil Biology, 36(3-4), 135-147.
3. Brink, S.C. (2016). Ξεκλείδωμα των μυστικών της ριζοσφαίρας. Τάσεις στην επιστήμη των φυτών, 21(3), 169-170.
4. Deshmukh, Ρ. & Shinde, S. (2016). Ο ευεργετικός ρόλος της μυκητοκτόνου ριζοσόσφαιρας στον τομέα της γεωργίας: μια επισκόπηση. Διεθνές Περιοδικό Επιστημών και Ερευνών, 5(8), 529-533.
5. Mendes, R., Garbeva, Ρ., & Raaijmakers, J. Μ. (2013). Το μικρόβιο ριζόσφαιρας: Σημασία ευεργετικών φυτών, φυτοπαθογόνων φυτών και ανθρώπινων παθογόνων μικροοργανισμών. FEMS Microbiology Reviews, 37(5), 634-663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, J. Μ., Lemanceau, Ρ., & Van Der Putten, W. Η. (2013). Επιστρέφοντας στις ρίζες: Η μικροβιακή οικολογία της ριζόσφαιρας. Φύση Κριτικές Μικροβιολογία, 11(11), 789-799.
7. Prashar, Ρ., Kapoor, Ν., & Sachdeva, S. (2014). Ριζοσφαιρία: Η δομή, η βακτηριακή ποικιλομορφία και η σημασία της. Ανασκοπήσεις στην περιβαλλοντική επιστήμη και τη βιοτεχνολογία, 13(1), 63-77.
8. Singh, Β. Κ., Millard, Ρ., Whiteley, Α. S. & Murrell, J.C. (2004). Εξέλιξη της ριζόσφαιρας-μικροβιακών αλληλεπιδράσεων: Ευκαιρίες και περιορισμοί. Τάσεις στη μικροβιολογία, 12(8), 386-393.
9. Venturi, V., & Keel, C. (2016). Σηματοδοσία στο Rhizosphere. Τάσεις στην επιστήμη των φυτών, 21(3), 187-198.
10. Walter, Ν., & Vega, Ο. (2007). Μια ανασκόπηση των ευεργετικών επιδράσεων των βακτηρίων ριζόσφαιρας στη διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών στο έδαφος και στην πρόσληψη θρεπτικών συστατικών φυτών. Fac. Nal. Agr. Medellin, 60(1), 3621-3643.