ลักษณะของ Rhizosphere จุลชีววิทยาและความสำคัญ

บริเวณราก เป็นโซนของดินที่ล้อมรอบรากของพืช ทั้งชีววิทยาและเคมีของดินได้รับอิทธิพลจากรากนี้ บริเวณนี้กว้างประมาณ 1 มม. และไม่มีขอบที่กำหนดเป็นบริเวณที่ได้รับอิทธิพลจากสารประกอบที่ถูกปล่อยออกมาจากรากและจุลินทรีย์ที่กินสารประกอบ.

คำว่า rhizosphere มาจากคำภาษากรีก rhiza ซึ่งหมายถึง "รูต" และ "ทรงกลมที่หมายถึงฟิลด์อิทธิพล" มันเป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Lorenz Hiltner (1904) ซึ่งบรรยายเป็นครั้งแรกว่า "โซนของดินใกล้กับรากของพืชตระกูลถั่วที่รองรับกิจกรรมของแบคทีเรียในระดับสูง".

อย่างไรก็ตามคำจำกัดความของ rhizosphere ได้ถูกพัฒนาขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพเคมีและชีวภาพอื่น ๆ ถูกค้นพบ Rhizosphere ได้รับอิทธิพลอย่างสูงจากรากของพืชที่ส่งเสริมกิจกรรมทางชีวภาพและเคมีที่เข้มข้น.

สิ่งมีชีวิตที่อยู่ร่วมกันในพื้นที่นี้นำเสนอความหลากหลายของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกเขากับพืช ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของพืชได้หลากหลายซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมไรโซสเฟียร์จึงมีความสำคัญมากในฐานะสารทดแทนปุ๋ยเคมีและยาฆ่าแมลง.

ดัชนี

• 1 ลักษณะของ rhizosphere
  • 1.1 มันบางและแบ่งออกเป็นสามโซนพื้นฐาน
  • 1.2 สารประกอบต่าง ๆ จะถูกปล่อยออกมาใน rhizosphere
  • 1.3 เปลี่ยนค่าความเป็นกรดของดินรอบ ๆ ราก
• 2 จุลชีววิทยา
  • 2.1 จุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์
  • 2.2 จุลชีพแบบ Commensal
  • 2.3 จุลินทรีย์ก่อโรค
• 3 ความสำคัญ
  • 3.1 ดึงดูดจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์
  • 3.2 มีการป้องกันจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค
  • 3.3 ปกป้องรากจากการทำให้แห้ง
• 4 อ้างอิง

ลักษณะของเหง้า

มันบางและแบ่งออกเป็นสามโซนพื้นฐาน

โครงสร้าง rhizosphere มีความกว้างประมาณ 1 มม. และไม่มีขอบที่กำหนดไว้ อย่างไรก็ตามเรื่องนี้มีการอธิบายพื้นฐานสามประการในพื้นที่ rhizosphere:

- ขอบเขตอันไกลโพ้น

มันประกอบด้วยเนื้อเยื่อของรากและรวมถึง endodermis และชั้นเยื่อหุ้มสมอง.

- ส่วนเหง้านั้น

มันคือพื้นผิวของรากที่ซึ่งอนุภาคดินและจุลินทรีย์ติดอยู่ มันถูกสร้างขึ้นโดยผิวหนังชั้นนอกเปลือกโลกและชั้นของ polysaccharides mucilaginous.

- ectorizosphere

มันเป็นส่วนภายนอกมากที่สุด นั่นคือดินที่ติดกับรากทันที.

ในบางกรณีคุณสามารถค้นหาชั้น rhizospheric ที่สำคัญอื่น ๆ เช่น mycorhizosphere และ rhizovaine.

ใน rhizosphere สารประกอบต่าง ๆ จะถูกปล่อยออกมา

ในระหว่างการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชมีการผลิตและปล่อยสารประกอบอินทรีย์หลายชนิดด้วยการหลั่งการหลั่งและการสะสม สิ่งนี้ทำให้เกิด rhizosphere อุดมไปด้วยสารอาหารเมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือของดิน.

สารหลั่งจากรากประกอบด้วยกรดอะมิโนคาร์โบไฮเดรตน้ำตาลวิตามินเมือกและโปรตีน สาร exudates ทำหน้าที่เป็นผู้ส่งสารที่กระตุ้นการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างรากและสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในดิน.

เปลี่ยนค่า pH ของดินรอบ ๆ ราก

สภาพแวดล้อมของ rhizosphere โดยทั่วไปมีค่า pH ต่ำกว่าโดยมีออกซิเจนน้อยกว่าและมีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น อย่างไรก็ตามสารหลั่งสามารถทำให้ดินในไรโซสเฟียร์มีสภาพเป็นกรดมากขึ้นหรือเป็นด่างขึ้นอยู่กับสารอาหารที่รากนำมาจากดิน.

ตัวอย่างเช่นเมื่อพืชดูดซับไนโตรเจนในโมเลกุลแอมโมเนียมมันจะปล่อยไอออนไฮโดรเจนซึ่งจะทำให้ Rhizosphere มีสภาพเป็นกรดมากขึ้น ในทางตรงกันข้ามเมื่อพืชดูดซับไนโตรเจนในโมเลกุลไนเตรตมันจะปลดปล่อยไฮดรอกซีไอออนที่ทำให้ Rhizosphere เป็นด่างมากขึ้น.

จุลชีววิทยา

ดังกล่าวข้างต้น rhizosphere เป็นสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นสูงของจุลินทรีย์ชนิดต่าง ๆ.

เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นจุลินทรีย์ของไรโซสเฟียร์สามารถจำแนกได้เป็นสามกลุ่มใหญ่ขึ้นอยู่กับผลที่เกิดขึ้นกับพืช:

จุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์

กลุ่มนี้รวมถึงสิ่งมีชีวิตที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชโดยตรง - ตัวอย่างเช่นโดยการให้สารอาหารที่จำเป็นต่อพืช - หรือทางอ้อมโดยการยับยั้งจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายผ่านกลไกต่าง ๆ ของการต่อต้าน.

ใน rhizosphere นั้นมีการแข่งขันกันอย่างต่อเนื่องสำหรับทรัพยากร จุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ จำกัด ความสำเร็จของเชื้อโรคด้วยกลไกหลายอย่าง: การผลิตสารประกอบชีวภาพ (ซึ่งยับยั้งการเจริญเติบโตหรือการเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์) การแข่งขันสำหรับจุลธาตุหรือกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืช.

เชื้อจุลินทรีย์

ในหมวดหมู่นี้เป็นจุลินทรีย์ส่วนใหญ่ที่ไม่เป็นอันตรายหรือเป็นประโยชน์โดยตรงต่อพืชหรือเชื้อโรค อย่างไรก็ตามเป็นไปได้ว่าจุลินทรีย์ที่มีผลกระทบจะมีผลต่อจุลินทรีย์ในระดับหนึ่งผ่านทางเครือข่ายที่ซับซ้อนของการมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งจะทำให้เกิดผลกระทบทางอ้อมต่อพืชหรือเชื้อโรค.

แม้ว่าจะมีจุลินทรีย์เฉพาะที่สามารถปกป้องพืช (โดยตรงหรือโดยอ้อม) จากเชื้อโรค แต่ประสิทธิภาพของมันจะได้รับอิทธิพลส่วนใหญ่จากส่วนที่เหลือของชุมชนจุลินทรีย์.

ดังนั้นจุลินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไปสามารถแข่งขันได้อย่างมีประสิทธิภาพกับจุลินทรีย์อื่น ๆ ที่มีผลทางอ้อมต่อพืช.

จุลินทรีย์ก่อโรค

เชื้อโรคหลากหลายชนิดที่ส่งมาจากดินสามารถส่งผลกระทบต่อสุขภาพของพืช ก่อนที่จะทำการติดเชื้อจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายเหล่านี้จะต้องแข่งขันกับจุลินทรีย์อื่น ๆ จำนวนมากในพื้นที่ที่มีสารอาหารและพื้นที่ ไส้เดือนฝอยและเชื้อราเป็นสองกลุ่มหลักของเชื้อโรคพืชที่ส่งมาจากดิน.

ในสภาพอากาศที่เย็นเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคและไส้เดือนฝอยมีความสำคัญทางการเกษตรมากกว่าแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคแม้ว่าแบคทีเรียบางจำพวก (เพคโตแบคทีเรีย, Ralstonia) สามารถสร้างความเสียหายทางเศรษฐกิจอย่างมากให้กับพืชบางชนิด.

ไวรัสสามารถทำให้พืชติดเชื้อผ่านทางรากได้เช่นกัน แต่ต้องใช้พาหะเช่นไส้เดือนฝอยหรือเชื้อราเพื่อเข้าไปในเนื้อเยื่อของราก.

ความสำคัญ

ดึงดูดจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์

ความชื้นและสารอาหารในระดับสูงในเขต Rhizosphere ดึงดูดจุลินทรีย์จำนวนมากมากกว่าส่วนอื่น ๆ ของดิน.

สารประกอบบางชนิดที่ถูกหลั่งใน rhizosphere ส่งเสริมการสร้างและการแพร่กระจายของประชากรจุลินทรีย์สูงกว่าเมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือของดิน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ rhizosphere.

ให้การป้องกันจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค

เซลล์ของรากอยู่ภายใต้การจู่โจมของจุลินทรีย์อย่างต่อเนื่องซึ่งเป็นสาเหตุที่พวกเขามีกลไกการป้องกันที่รับประกันการอยู่รอดของพวกเขา.

กลไกเหล่านี้รวมถึงการหลั่งโปรตีนป้องกันและสารเคมีต้านจุลชีพอื่น ๆ มันได้รับการพิจารณาแล้วว่าสารหลั่งในไรโซสเฟียร์แตกต่างกันไปตามขั้นตอนของการเจริญเติบโตของพืช.

ปกป้องรากจากการทำให้แห้ง

มีงานวิจัยหลายชิ้นชี้ให้เห็นว่าดินของ rhizosphere นั้นมีความชื้นมากกว่าส่วนอื่น ๆ ของดินอย่างมีนัยสำคัญซึ่งช่วยป้องกันรากของการทำให้แห้ง.

สารที่ปล่อยออกมาจากรากในตอนกลางคืนช่วยให้การขยายตัวของรากในดิน เมื่อเหงื่อกลับมาทำงานในเวลากลางวันสาร exudates จะเริ่มแห้งและเกาะติดกับอนุภาคดินในดินไรโซสเฟียร์ เมื่อดินแห้งและศักยภาพในการไฮดรอลิกลดลง exudates จะสูญเสียน้ำในดิน.

การอ้างอิง

1. Berendsen, R. L. , Pieterse, C.M. J. , & Bakker, P. A. H. M. (2012) จุลินทรีย์ไรโซสเฟียร์และพืชสุขภาพ. แนวโน้มของวิทยาศาสตร์พืช, 17(8), 478-486.
2. Bonkowski, M. , Cheng, W. , Griffiths, B.S. , Alphei, J. , & Scheu, S. (2000) ปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุลินทรีย์กับพืชในไรโซสเฟียร์และผลต่อการเจริญเติบโตของพืช. วารสารชีววิทยาดินแห่งยุโรป, 36(3-4), 135-147.
3. Brink, S.C. (2016) ปลดล็อกความลับของ Rhizosphere. แนวโน้มของวิทยาศาสตร์พืช, 21(3), 169-170.
4. Deshmukh, P. , & Shinde, S. (2016) บทบาทที่เป็นประโยชน์ของ Rhycosphere Mycoflora ในด้านการเกษตร: ภาพรวม. วารสารวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศและการวิจัย, 5(8), 529-533.
5. Mendes, R. , Garbeva, P. , & Raaijmakers, J. M. (2013) The rhizosphere microbiome: ความสำคัญของประโยชน์ของพืช, ทำให้เกิดโรคพืชและจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคของมนุษย์. ความคิดเห็นจุลชีววิทยา FEMS, 37(5), 634-663.
6. Philippot, L. , Raaijmakers, J. M. , Lemanceau, P. , & Van Der Putten, W. H. (2013) ย้อนกลับไปที่ราก: นิเวศวิทยาของจุลินทรีย์ของไรโซสเฟียร์. จุลชีววิทยารีวิวธรรมชาติ, 11(11), 789-799.
7. Prashar, P. , Kapoor, N. , & Sachdeva, S. (2014) Rhizosphere: โครงสร้างความหลากหลายของแบคทีเรียและความสำคัญ. ความคิดเห็นในวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและเทคโนโลยีชีวภาพ, 13(1), 63-77.
8. ซิงห์, B.K. , Millard, P. , Whiteley, A.S. , & Murrell, J.C. (2004) การโต้ตอบระหว่างจุลินทรีย์กับไรโซสเฟียร์: โอกาสและข้อ จำกัด. แนวโน้มของจุลชีววิทยา, 12(8), 386-393.
9. Venturi, V. , & Keel, C. (2016) การส่งสัญญาณใน Rhizosphere. แนวโน้มของวิทยาศาสตร์พืช, 21(3), 187-198.
10. วอลเตอร์, N. , & Vega, O. (2007) การทบทวนผลประโยชน์ของแบคทีเรียไรโซสเฟียร์ที่มีต่อธาตุอาหารในดินและการดูดซึมธาตุอาหารพืช. ใบหน้า. Nal Agr Medellin, 60(1), 3621-3643.