RYZOSFERA: CHARAKTERYSTYKA, MIKROBIOLOGIA I ZNACZENIE - BIOLOGIA - 2026

Ryzosfera to strefa gleby, która otacza korzenia rośliny. Ten korzeń ma wpływ zarówno na biologię, jak i chemię gleby. Obszar ten ma około 1 mm szerokości i nie ma określonej granicy, jest to obszar, na który wpływają związki wydzielane przez korzenie i mikroorganizmy żywiące się związkami.

Termin rizosfera pochodzi od greckiego słowa rhiza oznaczającego „korzeń” i „kula oznaczająca pole wpływu”. To niemiecki naukowiec Lorenz Hiltner (1904) jako pierwszy opisał ją jako „strefę gleby bezpośrednio przylegającą do korzeni roślin strączkowych, która podtrzymuje wysoki poziom aktywności bakterii”.

Skład ryzosfery

Jednak definicja ryzosfery ewoluowała wraz z odkryciem innych właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych. Na ryzosferę duży wpływ mają korzenie roślin, które sprzyjają intensywnej aktywności biologicznej i chemicznej.

Organizmy współistniejące w ryzosferze wykazują różnorodne interakcje między sobą oraz z roślinami. Te interakcje mogą wpływać na wzrost wielu różnych upraw, dlatego ryzosfery są bardzo ważne jako substytuty nawozów chemicznych i pestycydów.

Charakterystyka ryzosfery

Jest cienki i podzielony na trzy podstawowe strefy

Strukturalnie ryzosfera ma około 1 mm szerokości i nie ma ostrych krawędzi. Mimo to w ryzosferze opisano trzy podstawowe strefy:

- Endoryzosfera

Składa się z tkanki korzeniowej i obejmuje warstwę endodermy i warstwy korowej.

- Ryzoplane

Jest to powierzchnia korzenia, do której przylegają cząsteczki gleby i drobnoustroje. Składa się z naskórka, kory i warstwy śluzowatych polisacharydów.

- Eektorizosfera

Jest to najbardziej zewnętrzna część; to znaczy gleba bezpośrednio przylegająca do korzenia.

W niektórych przypadkach można znaleźć inne ważne warstwy ryzosferyczne, takie jak mikoryzosfera i ryzowina.

W ryzosferze uwalniane są różne związki

Podczas wzrostu i rozwoju rośliny różne związki organiczne są wytwarzane i uwalniane w wyniku wysięku, wydzielania i osadzania. To powoduje, że ryzosfera jest bogata w składniki odżywcze w porównaniu z resztą gleby.

Wycieki korzeni zawierają aminokwasy, węglowodany, cukry, witaminy, śluzy i białka. Wycieki działają jak przekaźniki, które stymulują interakcje między korzeniami a organizmami zamieszkującymi glebę.

Zmienia pH gleby wokół korzeni

Środowisko ryzosfery ma zazwyczaj niższe pH, z mniejszą ilością tlenu i wyższym stężeniem dwutlenku węgla. Jednak wysięki mogą spowodować, że gleba w ryzosferze będzie bardziej kwaśna lub zasadowa, w zależności od składników odżywczych, które korzenie pobierają z gleby.

Na przykład, gdy roślina wchłania azot do cząsteczek amonu, uwalnia jony wodoru, które spowodują, że ryzosfera będzie bardziej kwaśna. W przeciwieństwie do tego, gdy roślina wchłania azot do cząsteczek azotanu, uwalnia jony hydroksylowe, które powodują, że ryzosfera jest bardziej alkaliczna.

Mikrobiologia

Jak wspomniano powyżej, ryzosfera to środowisko o dużej gęstości mikroorganizmów różnych gatunków.

Dla lepszego zrozumienia mikroorganizmy ryzosfery można podzielić na trzy duże grupy, w zależności od wpływu, jaki wywierają na rośliny:

Pożyteczne mikroby

Do tej grupy należą organizmy, które bezpośrednio stymulują wzrost roślin - na przykład dostarczając roślinie niezbędnych składników odżywczych - lub pośrednio, hamując szkodliwe drobnoustroje poprzez różne mechanizmy odpornościowe.

W ryzosferze trwa nieustanna rywalizacja o zasoby. Dobroczynne drobnoustroje ograniczają sukces patogenów poprzez kilka mechanizmów: produkcję związków biostatycznych (które hamują wzrost lub namnażanie się mikroorganizmów), rywalizację o mikroelementy lub stymulację układu odpornościowego rośliny.

Komensalne mikroby

W tej kategorii znajduje się większość drobnoustrojów, które nie szkodzą bezpośrednio ani nie przynoszą korzyści roślinie lub patogenowi. Jednak drobnoustroje komensalne mogą w pewnym stopniu wpływać na wszelkie inne mikroorganizmy poprzez złożoną sieć interakcji, które miałyby pośredni wpływ na roślinę lub patogen.

Chociaż istnieją określone mikroorganizmy, które są w stanie chronić roślinę (bezpośrednio lub pośrednio) przed patogenami, na ich skuteczność duży wpływ ma reszta społeczności drobnoustrojów.

Zatem mikroorganizmy komensalne mogą skutecznie konkurować z innymi mikroorganizmami, wywierając pośredni wpływ na roślinę.

Drobnoustroje chorobotwórcze

Wiele patogenów przenoszonych przez glebę może wpływać na zdrowie roślin. Przed infekcją te szkodliwe drobnoustroje konkurują z wieloma innymi drobnoustrojami w ryzosferze o składniki odżywcze i przestrzeń. Nicienie i grzyby to dwie główne grupy patogenów roślin przenoszonych przez glebę.

W klimacie umiarkowanym patogenne grzyby i nicienie są rolniczo ważniejsze niż bakterie chorobotwórcze, chociaż niektóre rodzaje bakterii (Pectobacterium, Ralstonia) mogą powodować znaczne szkody ekonomiczne w niektórych uprawach.

Wirusy mogą również infekować rośliny przez korzenie, ale wymagają wektorów, takich jak nicienie lub grzyby, aby dostać się do tkanki korzeni.

Znaczenie

Przyciąga pożyteczne mikroorganizmy

Wysoki poziom wilgoci i składników odżywczych w ryzosferze przyciąga znacznie większą liczbę mikroorganizmów niż inne części gleby.

Niektóre związki wydzielane w ryzosferze sprzyjają tworzeniu się i namnażaniu populacji drobnoustrojów, znacznie wyższych w porównaniu z resztą gleby. Zjawisko to znane jest jako efekt ryzosfery.

Zapewnia ochronę przed chorobotwórczymi mikroorganizmami

Komórki korzeni są nieustannie atakowane przez mikroorganizmy, dlatego posiadają mechanizmy ochronne gwarantujące ich przetrwanie.

Mechanizmy te obejmują wydzielanie białek obronnych i innych przeciwbakteryjnych substancji chemicznych. Stwierdzono, że wysięk w ryzosferze zmienia się w zależności od etapów wzrostu roślin.

Chroni korzenie przed wysychaniem

Kilka badań sugeruje, że gleba w ryzosferze jest znacznie bardziej wilgotna niż reszta gleby, co pomaga chronić korzenie przed wysychaniem.

Wysięk uwalniany przez korzenie w nocy umożliwia ekspansję korzeni w glebie. Kiedy pot pojawia się ponownie w ciągu dnia, wydzieliny zaczynają wysychać i przylegają do cząstek gleby w ryzosferze. Gdy gleba wysycha, a jej potencjał hydrauliczny maleje, wydzieliny tracą wodę do gleby.

Bibliografia

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ i Bakker, PAHM (2012). Mikrobiom ryzosfery a zdrowie roślin. Trends in Plant Science, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Interakcje drobnoustrojów i faun w ryzosferze i wpływ na wzrost roślin. European Journal of Soil Biology, 36 (3-4), 135-147.
3. Brink, SC (2016). Odblokowanie tajemnic ryzosfery. Trends in Plant Science, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P. i Shinde, S. (2016). Korzystna rola Rhizosphere Mycoflora w dziedzinie rolnictwa: przegląd. International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529–533.
5. Mendes, R., Garbeva, P. i Raaijmakers, JM (2013). Mikrobiom ryzosfery: znaczenie mikroorganizmów pożytecznych dla roślin, patogennych dla roślin i mikroorganizmów chorobotwórczych dla ludzi. FEMS Microbiology Reviews, 37 (5), 634–663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P. i Van Der Putten, WH (2013). Wracając do korzeni: ekologia mikrobiologiczna ryzosfery. Nature Reviews Microbiology, 11 (11), 789–799.
7. Prashar, P., Kapoor, N. i Sachdeva, S. (2014). Ryzosfera: jej struktura, różnorodność bakteryjna i znaczenie. Recenzje w naukach o środowisku i biotechnologii, 13 (1), 63–77.
8. Singh, BK, Millard, P., Whiteley, AS i Murrell, JC (2004). Odkrywanie interakcji ryzosfera-drobnoustroje: możliwości i ograniczenia. Trends in Microbiology, 12 (8), 386–393.
9. Venturi, V. i Keel, C. (2016). Sygnalizacja w ryzosferze. Trends in Plant Science, 21 (3), 187-198.
10. Walter, N. i Vega, O. (2007). Przegląd korzystnego wpływu bakterii ryzosferowych na dostępność składników odżywczych w glebie i pobieranie składników odżywczych przez rośliny. Fac. Nal. Agr. Medellín, 60 (1), 3621–3643.