RIZOSFERA: CARACTERISTICI, MICROBIOLOGIE ȘI IMPORTANȚĂ - BIOLOGIE - 2025

Rizosferă este zona de sol care înconjoară o rădăcină a unei plante. Atât biologia, cât și chimia solului sunt influențate de această rădăcină. Această suprafață are o lățime de aproximativ 1 mm și nu are o graniță definită, este o zonă influențată de compuși exaserați de rădăcină și de microorganisme care se hrănesc cu compuși.

Termenul rizosfera este derivat din cuvântul grecesc riza care înseamnă „rădăcină” și „sferă care înseamnă câmp de influență”. Omul de știință german Lorenz Hiltner (1904) l-a descris pentru prima dată drept „zona de sol imediat adâncită la rădăcinile leguminoaselor care susține un nivel ridicat de activitate bacteriană”.

Compoziția rizosferei

Cu toate acestea, definiția rizosfera a evoluat pe măsură ce alte proprietăți fizice, chimice și biologice au fost descoperite. Rizosfera este puternic influențată de rădăcinile plantelor care promovează activități biologice și chimice intense.

Organismele care coexistă în rizosfera prezintă o varietate de interacțiuni între ele și cu plantele. Aceste interacțiuni pot afecta creșterea unei game largi de culturi, motiv pentru care rizosferele sunt foarte importante ca înlocuitori pentru îngrășăminte și pesticide chimice.

Caracteristicile rizosferei

Este subțire și este împărțit în trei zone de bază

Din punct de vedere structural, rizosfera are aproximativ 1 mm lățime și nu are margini ascuțite. În ciuda acestui fapt, în rizosfera au fost descrise trei zone de bază:

- Endorizosfera

Este format din țesutul rădăcinii și include endoderma și straturile corticale.

- rizoplanul

Este suprafața rădăcinii, unde aderă particule de sol și microbi. Este alcătuit din epidermă, cortex și stratul de polizaharide mucilaginoase.

- Ectorizosfera

Este partea cea mai exterioară; adică solul care este imediat adiacent rădăcinii.

În unele cazuri, pot fi găsite alte straturi rizospferice importante, cum ar fi micorizosphere și rizovain.

Diferiți compuși sunt eliberați în rizosfera

În timpul creșterii și dezvoltării unei plante, o varietate de compuși organici sunt produși și eliberați prin exudare, secreție și depunere. Aceasta face ca rizosfera să fie bogată în nutrienți, comparativ cu restul solului.

Exudatele radiculare includ aminoacizi, carbohidrați, zaharuri, vitamine, mucilagii și proteine. Exudatele acționează ca mesageri care stimulează interacțiunile dintre rădăcinile și organismele care locuiesc în sol.

Modifică pH-ul solului din jurul rădăcinilor

Mediul de rizosfera are în general un pH mai mic, cu mai puțin oxigen și concentrații mai mari de dioxid de carbon. Cu toate acestea, exudatele pot face ca solul din rizosfera să fie mai acid sau alcalin, în funcție de substanțele nutritive pe care le iau rădăcinile din sol.

De exemplu, când o plantă absoarbe azotul în molecule de amoniu, el eliberează ioni de hidrogen care vor face rizosfera mai acidă. În schimb, atunci când o plantă absoarbe azotul în molecule de azotat, eliberează ioni hidroxil care fac din rizosfera mai alcalină.

Microbiologie

Așa cum am menționat mai sus, rizosfera este un mediu cu o densitate ridicată de microorganisme din diverse specii.

Pentru o mai bună înțelegere, microorganismele rizosfera pot fi clasificate în trei grupe mari, în funcție de efectul pe care îl provoacă asupra plantelor:

Microbi benefici

Acest grup include organisme care promovează creșterea plantelor direct - de exemplu, prin furnizarea nutrienților necesari plantei - sau indirect, inhibând microbii nocivi prin diferite mecanisme de rezistență.

În rizosfera există o concurență constantă pentru resurse. Microbii benefici limitează succesul agenților patogeni cu mai multe mecanisme: producerea de compuși biostatiști (care inhibă creșterea sau înmulțirea microorganismelor), concurența pentru micronutrienți sau prin stimularea sistemului imunitar al plantei.

Microbi comensali

În această categorie sunt cei mai mulți microbi care nu dăunează direct sau nu beneficiază planta sau agentul patogen. Cu toate acestea, microbii comensali ar putea afecta într-o oarecare măsură orice alt microorganism, printr-o rețea complexă de interacțiuni care ar avea un efect indirect asupra plantei sau a agentului patogen.

Deși există microorganisme specifice care sunt capabile să protejeze planta (direct sau indirect) împotriva agenților patogeni, eficacitatea lor este influențată în mare măsură de restul comunității microbiene.

Astfel, microorganismele comensale pot concura eficient cu alte microorganisme, exercitând un efect indirect asupra plantei.

Microbi patogeni

O gamă largă de agenți patogeni transmisiți în sol poate afecta sănătatea plantelor. Înainte de infecție, acești microbi nocivi concurează cu mulți alți microbi din rizosfera pentru nutrienți și spațiu. Nematode și ciuperci sunt cele două grupuri principale de agenți patogeni vegetali.

În climele temperate, ciupercile și nematodele patogene sunt mai importante din punct de vedere agronomic decât bacteriile patogene, deși unele gene bacteriene (Pectobacterium, Ralstonia) pot provoca daune economice substanțiale pentru unele culturi.

De asemenea, virusurile pot infecta plantele prin rădăcini, dar necesită vectori precum nematode sau ciuperci pentru a intra în țesutul rădăcinii.

Importanţă

Atrage microorganismele benefice

Nivelurile ridicate de umiditate și nutrienți din rizosfera atrag un număr mult mai mare de microorganisme decât alte părți ale solului.

Unii dintre compușii secretați în rizosfera promovează înființarea și proliferarea populațiilor microbiene, mult mai mari comparativ cu restul solului. Acest fenomen este cunoscut sub numele de efectul rizosferei.

Oferă protecție împotriva microorganismelor patogene

Celulele radiculare sunt supuse unui atac continuu de microorganisme, motiv pentru care au mecanisme de protecție care le garantează supraviețuirea.

Aceste mecanisme includ secreția de proteine ​​de apărare și alte substanțe chimice antimicrobiene. S-a stabilit că exudatele din rizosfera diferă în funcție de etapele de creștere ale plantei.

Protejează rădăcinile de desecare

Mai multe studii sugerează că solul din rizosfera este semnificativ mai umed decât restul solului, ceea ce ajută la protejarea rădăcinilor de uscare.

Exudatele eliberate de rădăcinile noaptea permit extinderea rădăcinilor în sol. Când transpirația reia la lumina zilei, exudatele încep să se usuce și să adere la particulele de sol din rizosfera. Pe măsură ce solul se usucă și potențialul său hidraulic scade, exudatele pierd apă în sol.

Referințe

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ, & Bakker, PAHM (2012). Microbiomul rizospherei și sănătatea plantelor. Tendințe în știința plantelor, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Interacțiuni microbiene-faune în rizosfera și efecte asupra creșterii plantelor. European Journal of Soil Biology, 36 (3-4), 135-147.
3. Brink, SC (2016). Deblocarea secretelor Rizosferei. Tendințe în știința plantelor, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Rolul benefic al microflorei Rizosferei în domeniul agriculturii: o imagine de ansamblu. International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529-533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, JM (2013). Microbiomul rizosfera: Semnificația microorganismelor patogene și umane benefice ale plantelor. FEMS Recenzii de microbiologie, 37 (5), 634-663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P., & Van Der Putten, WH (2013). Revenind la rădăcini: ecologia microbiană a rizosferei. Nature Review Microbiology, 11 (11), 789–799.
7. Prashar, P., Kapoor, N., & Sachdeva, S. (2014). Rizosfera: structura sa, diversitatea și semnificația bacteriilor. Recenzii în Știința Mediului și Biotehnologie, 13 (1), 63–77.
8. Singh, BK, Millard, P., Whiteley, AS, & Murrell, JC (2004). Dezvăluirea interacțiunilor rizosfera-microbiene: Oportunități și limitări. Tendințe în microbiologie, 12 (8), 386–393.
9. Venturi, V., & Keel, C. (2016). Semnalizarea în Rizosferă. Tendințe în știința plantelor, 21 (3), 187-198.
10. Walter, N., & Vega, O. (2007). O revizuire a efectelor benefice ale bacteriilor rizosfera asupra disponibilității de nutrienți a solului și a absorbției de nutrienți ai plantelor. Fac. Nal. Agr. Medellín, 60 (1), 3621–3643.