RHIZOSFERA: CHARAKTERISTIKOS, MIKROBIOLOGIJA IR SVARBA - BIOLOGIJA - 2025

Rhizosphere yra dirvožemyje zona, kuri supa iš augalų šaknis. Ši šaknis turi įtakos tiek biologijai, tiek dirvožemio chemijai. Ši sritis yra maždaug 1 mm pločio ir neturi apibrėžtos ribos. Tai yra sritis, kuriai įtakos turi šaknis išstumiantys junginiai ir junginius maitinantys mikroorganizmai.

Sąvoka rizosfera kildinama iš graikų kalbos žodžio rhiza, reiškiančio „šaknis“ ir „sfera, reiškianti įtakos lauką“. Būtent vokiečių mokslininkas Lorenzas Hiltneris (1904 m.) Pirmą kartą apibūdino jį kaip dirvožemio zoną, esančią šalia ankštinių augalų šaknų ir palaikančią aukštą bakterijų aktyvumą.

Rizosferos sudėtis

Tačiau rizosferos apibrėžimas pasikeitė, nes buvo atrastos kitos fizinės, cheminės ir biologinės savybės. Rizosferai didelę įtaką daro augalų šaknys, skatinančios intensyvią biologinę ir cheminę veiklą.

Organizmai, kurie egzistuoja rizosferoje, demonstruoja įvairias sąveikas tiek tarpusavyje, tiek su augalais. Ši sąveika gali paveikti įvairių rūšių augalų augimą, todėl rizosferos yra labai svarbios kaip cheminių trąšų ir pesticidų pakaitalai.

Rizosferos ypatybės

Jis yra plonas ir yra padalintas į tris pagrindines zonas

Struktūriškai rizosfera yra maždaug 1 mm pločio ir neturi aštrių briaunų. Nepaisant to, rizosferoje aprašytos trys pagrindinės zonos:

- Endorizosfera

Jį sudaro šakninis audinys ir endodermis bei žievės sluoksniai.

- rizoplanas

Tai šaknies paviršius, kuriame prilimpa dirvožemio dalelės ir mikrobai. Jį sudaro epidermis, žievė ir gleivėtų polisacharidų sluoksnis.

- Ektorizosfera

Tai yra atokiausia dalis; tai yra dirvožemis, esantis iškart prie šaknies.

Kai kuriais atvejais galima rasti kitus svarbius rizosferos sluoksnius, tokius kaip mikorizosfera ir rhizovainas.

Rizosferoje išsiskiria skirtingi junginiai

Augalo augimo ir vystymosi metu išsiskiria daug organinių junginių, išsiskiriančių išsiskyrimo ir nusėdimo būdu. Dėl to rizosferoje, palyginti su likusiu dirvožemiu, yra daug maistinių medžiagų.

Šaknies eksudatai apima aminorūgštis, angliavandenius, cukrų, vitaminus, gleives ir baltymus. Eksudatai veikia kaip pasiuntiniai, skatinantys šaknų ir dirvožemyje gyvenančių organizmų sąveiką.

Pakeičia dirvožemio aplink šaknis pH

Rizosferos aplinkoje pH paprastai būna žemesnis, jame mažiau deguonies ir didesnė anglies dioksido koncentracija. Tačiau eksudatai gali padaryti rizosferos dirvožemį rūgštesnį ar šarmingesnį, atsižvelgiant į maistines medžiagas, kurias šaknys paima iš dirvožemio.

Pvz., Kai augalas absorbuoja azotą į amonio molekules, jis išskiria vandenilio jonus, dėl kurių rizosfera taps rūgštesnė. Priešingai, kai augalas absorbuoja azotą į nitratų molekules, jis išskiria hidroksilo jonus, dėl kurių rizosfera tampa šarmingesnė.

Mikrobiologija

Kaip minėta aukščiau, rizosfera yra aplinka, kurioje yra didelis įvairių rūšių mikroorganizmų tankis.

Norint geriau suprasti, rizosferos mikroorganizmai gali būti suskirstyti į tris dideles grupes atsižvelgiant į jų poveikį augalams:

Naudingi mikrobai

Šiai grupei priklauso organizmai, kurie tiesiogiai skatina augalų augimą - pavyzdžiui, aprūpindami augalui reikalingas maistines medžiagas - arba netiesiogiai, įvairiais atsparumo mechanizmais slopindami kenksmingus mikrobus.

Rizosferoje nuolatos konkuruoja dėl išteklių. Naudingi mikrobai riboja patogenų sėkmę keliais mechanizmais: biostatinių junginių (kurie slopina mikroorganizmų augimą ar dauginimąsi) gamyba, konkurencija dėl mikroelementų arba stimuliuojant augalo imuninę sistemą.

Kommensaliniai mikrobai

Šioje kategorijoje yra daugiausiai mikrobų, kurie nekenkia augalui ar patogenui ir nedaro jiems jokios naudos. Tačiau kommensaliniai mikrobai greičiausiai tam tikru mastu paveiks bet kurį kitą mikroorganizmą per sudėtingą sąveikos tinklą, kuris turėtų netiesioginį poveikį augalui ar patogenui.

Nors yra specifinių mikroorganizmų, galinčių apsaugoti augalą (tiesiogiai ar netiesiogiai) nuo patogenų, jų efektyvumui didelę įtaką daro likusi mikrobų bendruomenė.

Taigi kommensaliniai mikroorganizmai gali veiksmingai konkuruoti su kitais mikroorganizmais, darydami netiesioginį poveikį augalui.

Patogeniniai mikrobai

Įvairūs dirvožemyje esantys patogenai gali turėti įtakos augalų sveikatai. Prieš užsikrėtimą šie kenksmingi mikrobai konkuruoja su daugeliu kitų mikrobų rizosferoje dėl maistinių medžiagų ir vietos. Nematodai ir grybeliai yra dvi pagrindinės dirvožemyje plintančių augalų patogenų grupės.

Vidutinio klimato kraštuose patogeniniai grybai ir nematodai yra agronomiškai svarbesni už patogenines bakterijas, nors kai kurios bakterijų gentys (Pectobacterium, Ralstonia) kai kurioms kultūroms gali padaryti didelę ekonominę žalą.

Virusai taip pat gali užkrėsti augalus per šaknis, tačiau norint patekti į šaknies audinį, reikia vektorių, tokių kaip nematodai ar grybeliai.

Svarba

Pritraukia naudingus mikroorganizmus

Didelis rizosferos drėgmės ir maistinių medžiagų kiekis pritraukia daug daugiau mikroorganizmų nei kitos dirvožemio dalys.

Kai kurie junginiai, išskiriami rizosferoje, skatina mikrobų populiacijų įsitvirtinimą ir dauginimąsi, daug daugiau, palyginti su likusiu dirvožemiu. Šis reiškinys žinomas kaip rizosferos efektas.

Siūlo apsaugą nuo patogeninių mikroorganizmų

Šaknies ląsteles nuolat puola mikroorganizmai, todėl jie turi apsaugos mechanizmus, kurie garantuoja jų išlikimą.

Šie mechanizmai apima gynybinių baltymų ir kitų antimikrobinių cheminių medžiagų sekreciją. Nustatyta, kad eksudatai rizosferoje skiriasi priklausomai nuo augalo augimo stadijų.

Apsaugo šaknis nuo išsausėjimo

Keli tyrimai rodo, kad rizosferoje esantis dirvožemis yra žymiai drėgnesnis nei likęs dirvožemis, o tai padeda apsaugoti šaknis nuo išdžiūvimo.

Naktį šaknų išskiriami eksudatai leidžia išplėsti šaknis dirvožemyje. Kai prakaitavimas atnaujinamas dienos šviesoje, eksudatai pradeda išdžiūti ir prilimpa prie dirvos dalelių rizosferoje. Kai dirvožemis džiūsta ir mažėja jo hidraulinis potencialas, eksudatai praranda vandenį į dirvožemį.

Nuorodos

1. „Berendsen“, R. L., „Pieterse“, CMJ ir „Bakker“, PAHM (2012). Rizosferos mikrobiomas ir augalų sveikata. Augalų mokslo tendencijos, 17 (8), 478–486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, B. S., Alphei, J., ir Scheu, S. (2000). Mikrobų-faunų sąveika rizosferoje ir poveikis augalų augimui. Europos dirvožemio biologijos žurnalas, 36 (3–4), 135–147.
3. Brink, SC (2016). Atraisdami Rhizosferos paslaptis. Augalų mokslo tendencijos, 21 (3), 169–170.
4. Deshmukh, P., ir Shinde, S. (2016). Teigiamas Rhizosferos Mycoflora vaidmuo žemės ūkio srityje: apžvalga. Tarptautinis mokslo ir tyrimų žurnalas, 5 (8), 529–533.
5. Mendesas, R., Garbeva, P., ir Raaijmakers, JM (2013). Rizosferos mikrobiomas: naudingų augalų, augalų patogeninių ir žmonėms patogeninių mikroorganizmų reikšmė. FEMS mikrobiologijos apžvalgos, 37 (5), 634–663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, J. M., Lemanceau, P. ir Van Der Putten, WH (2013). Grįžimas prie šaknų: rizosferos mikrobų ekologija. „Nature Reviews Microbiology“, 11 (11), 789–799.
7. Prashar, P., Kapoor, N., ir Sachdeva, S. (2014). Rhizosfera: jos struktūra, bakterijų įvairovė ir reikšmė. Aplinkos mokslo ir biotechnologijų apžvalgos, 13 (1), 63–77.
8. Singhas, BK, Millardas, P., Whiteley, AS ir Murrell, JC (2004). Išardoma rizosferos ir mikrobų sąveika: galimybės ir apribojimai. Mikrobiologijos tendencijos, 12 (8), 386–393.
9. Venturi, V., & Keel, C. (2016). Signalizacijos rizosferoje. Augalų mokslo tendencijos, 21 (3), 187–198.
10. Walteris, N., ir Vega, O. (2007). Rizosferos bakterijų teigiamo poveikio dirvožemio maistinėms medžiagoms ir augalų maistinių medžiagų įsisavinimui apžvalga. Veidas. Agr. Medellín, 60 (1), 3621–3643.