РИЗОСФЕРА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МІКРОБІОЛОГІЯ ТА ЗНАЧЕННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ризосфера є зоною грунту , яка оточує корінь рослини. На біологію та хімію ґрунту впливає цей корінь. Ця площа завширшки приблизно 1 мм і не має визначеної межі, це область, на яку впливають сполуки, що виділяються коренем, і мікроорганізми, які живляться сполуками.

Термін ризосфера походить від грецького слова rhiza, що означає "корінь" і "сфера, що означає поле впливу". Саме німецький вчений Лоренц Хільтнер (1904) вперше описав її як "грунтову зону, безпосередньо прилеглу до коріння бобових, яка підтримує високий рівень бактеріальної активності".

Склад ризосфери

Однак визначення ризосфери змінилося, коли були виявлені інші фізичні, хімічні та біологічні властивості. На ризосферу сильно впливають коріння рослин, які сприяють інтенсивній біологічній та хімічній діяльності.

Організми, які співіснують у ризосфері, виявляють різноманітні взаємодії між собою та з рослинами. Ці взаємодії можуть впливати на ріст широкого кола культур, саме тому ризосфери дуже важливі як замінники хімічних добрив та пестицидів.

Характеристика ризосфери

Він тонкий і поділяється на три основні зони

Конструктивно ризосфера шириною близько 1 мм і не має гострих країв. Незважаючи на це, в ризосфері були описані три основні зони:

- Ендорізосфера

Він складається з кореневої тканини і включає ендодерміс і коркові шари.

- Ризоплан

Це поверхня кореня, де прилягають ґрунтові частинки та мікроби. Він складається з епідермісу, кори та шару слизистих полісахаридів.

- Екторизосфера

Це - зовнішня частина; тобто ґрунт, який безпосередньо прилягає до кореня.

У деяких випадках можна знайти інші важливі ризосферні шари, такі як мікоризосфера та ризоваїн.

У ризосфері виділяються різні сполуки

Під час росту та розвитку рослини за допомогою ексудації, секреції та осадження утворюються та виділяються різноманітні органічні сполуки. Це призводить до того, що ризосфера багата поживними речовинами порівняно з рештою ґрунту.

Кореневі ексудати включають амінокислоти, вуглеводи, цукри, вітаміни, слизи та білки. Ексудати діють як вісники, що стимулюють взаємодію коріння та організмів, які населяють ґрунт.

Змінює pH ґрунту навколо коріння

Середовище ризосфери, як правило, має більш низький рівень рН, з меншим вмістом кисню та більшою концентрацією вуглекислого газу. Однак ексудати можуть зробити грунт ризосфери більш кислим або лужним, залежно від поживних речовин, які отримують коріння з ґрунту.

Наприклад, коли рослина поглинає азот в молекулах амонію, воно вивільняє іони водню, що зробить ризосферу більш кислою. Навпаки, коли рослина поглинає азот у молекулах нітратів, воно вивільняє гідроксильні іони, які роблять ризосферу більш лужною.

Мікробіологія

Як було сказано вище, ризосфера - це середовище з високою щільністю мікроорганізмів різних видів.

Для кращого розуміння мікроорганізми ризосфери можна класифікувати на три великі групи відповідно до впливу, який вони викликають на рослини:

Корисні мікроби

До цієї групи належать організми, які сприяють росту рослин безпосередньо - наприклад, надаючи рослині необхідні поживні речовини - або опосередковано, пригнічуючи шкідливі мікроби за допомогою різних механізмів стійкості.

У ризосфері існує постійна конкуренція за ресурси. Корисні мікроби обмежують успіх збудників кількома механізмами: виробленням біостатичних сполук (які гальмують ріст або розмноження мікроорганізмів), конкуренцією за мікроелементи або стимулюванням імунної системи рослини.

Коменсальні мікроби

У цю категорію перебуває більшість мікробів, які не завдають шкоди рослині чи збуднику. Однак коменсальні мікроби певною мірою впливатимуть на будь-який інший мікроорганізм через складну мережу взаємодій, які мали б опосередкований вплив на рослину чи збудника.

Хоча існують специфічні мікроорганізми, які здатні захистити рослину (прямо чи опосередковано) від патогенів, на їх ефективність значною мірою впливає решта мікробної спільноти.

Таким чином, коменсальні мікроорганізми можуть ефективно конкурувати з іншими мікроорганізмами, здійснюючи опосередкований вплив на рослину.

Патогенні мікроби

Широкий спектр хвороб, що передаються в ґрунті, може впливати на здоров'я рослин. До зараження ці шкідливі мікроби конкурують з багатьма іншими мікробами в ризосфері за поживні речовини та простір. Нематоди та гриби - це дві основні групи збудників рослин, що переносяться в ґрунті.

У помірному кліматі патогенні гриби та нематоди є агрономічно важливішими, ніж патогенні бактерії, хоча деякі бактеріальні пологи (Pectobacterium, Ralstonia) можуть завдати значної економічної шкоди деяким культурам.

Віруси також можуть заражати рослини через коріння, але потребують таких векторів, як нематоди або грибки, щоб потрапити в кореневу тканину.

Важливість

Приваблює корисні мікроорганізми

Високий вміст вологи та поживних речовин у ризосфері привертає значно більшу кількість мікроорганізмів, ніж інші частини ґрунту.

Деякі сполуки, що виділяються в ризосфері, сприяють створенню та розповсюдженню мікробних популяцій, набагато вищі порівняно з рештою ґрунту. Це явище відоме як ефект ризосфери.

Забезпечує захист від патогенних мікроорганізмів

Кореневі клітини знаходяться під постійною атакою мікроорганізмів, саме тому вони мають механізми захисту, які гарантують їх виживання.

Ці механізми включають секрецію захисних білків та інших протимікробних хімікатів. Визначено, що ексудати в ризосфері змінюються залежно від стадій росту рослини.

Захищає коріння від висушування

Кілька досліджень припускають, що ґрунт ризосфери значно більш вологий, ніж на решті ґрунту, що допомагає захистити коріння від пересихання.

Ексудати, що виділяються корінням вночі, дозволяють розширити коріння в ґрунті. Коли потовиділення поновлюється при денному світлі, ексудати починають висихати і прилипати до частинок ґрунту в ризосфері. У міру висихання ґрунту та зменшення його гідравлічного потенціалу ексудати втрачають воду до ґрунту.

Список літератури

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ, & Bakker, PAHM (2012). Мікробіома ризосфери та здоров'я рослин. Тенденції в рослинництві, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Мікробно-фаунальні взаємодії в ризосфері та вплив на ріст рослин. Європейський журнал біології ґрунтів, 36 (3-4), 135-147.
3. Брінк, СК (2016). Розблокування таємниць ризосфери. Тенденції в рослинництві, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Корисна роль мікофлори ризосфери в галузі сільського господарства: огляд. Міжнародний науковий журнал та дослідження, 5 (8), 529–533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, JM (2013). Мікробіома ризосфери: Значення корисних для рослин, патогенних рослин та патогенних мікроорганізмів людини. FEMS Microbiology Reviews, 37 (5), 634–663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P., & Van Der Putten, WH (2013). Повертаючись до коріння: Мікробна екологія ризосфери. Nature Reviews Microbiology, 11 (11), 789–799.
7. Прашар, П., Капур, Н., і Сачдева, С. (2014). Ризосфера: її структура, різноманітність та значення бактерій. Рецензії в екологічній науці та біотехнології, 13 (1), 63–77.
8. Сінгх, Б.К., Міллард, П., Уайтлі, А.С., і Меррелл, JC (2004). Розгадування ризосферно-мікробної взаємодії: можливості та обмеження. Тенденції мікробіології, 12 (8), 386–393.
9. Venturi, V., & Keel, C. (2016). Сигналізація в ризосфері. Тенденції в рослинництві, 21 (3), 187-198.
10. Walter, N., & Vega, O. (2007). Огляд сприятливого впливу бактерій ризосфери на доступність поживних речовин у ґрунті та поглинання рослинних поживних речовин. Факт Нал. Agr. Медельїн, 60 (1), 3621–3643.