- ลักษณะของไรโซสเฟียร์
- มันบางและแบ่งออกเป็นสามโซนพื้นฐาน
- - เอนโดริโซสเฟียร์
- - ไรโซเพลน
- - ectorizosphere
- สารประกอบต่าง ๆ จะถูกปล่อยออกมาในไรโซสเฟียร์
- เปลี่ยน pH ของดินรอบ ๆ ราก
- จุลชีววิทยา
- จุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์
- จุลินทรีย์ร่วม
- จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค
- ความสำคัญ
- ดึงดูดจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์
- เสนอการป้องกันจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค
- ปกป้องรากจากการผึ่งให้แห้ง
- อ้างอิง
บริเวณรากเป็นโซนของดินที่อยู่รอบ ๆ รากของพืช ทั้งชีววิทยาและเคมีของดินได้รับอิทธิพลจากรากนี้ พื้นที่นี้มีความกว้างประมาณ 1 มม. และไม่มีเส้นขอบที่กำหนดเป็นพื้นที่ที่ได้รับอิทธิพลจากสารประกอบที่ออกจากรากและจุลินทรีย์ที่กินสารประกอบ
คำว่า rhizosphere มาจากภาษากรีกคำว่า rhiza หมายถึง "ราก" และ "sphere หมายถึงสนามแห่งอิทธิพล" นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อลอเรนซ์ฮิลต์เนอร์ (1904) คนแรกอธิบายว่ามันเป็น "โซนของดินที่อยู่ติดกับรากของพืชตระกูลถั่วที่รองรับการทำงานของแบคทีเรียในระดับสูง"
องค์ประกอบของไรโซสเฟียร์
อย่างไรก็ตามคำจำกัดความของไรโซสเฟียร์ได้พัฒนาขึ้นเมื่อมีการค้นพบคุณสมบัติทางกายภาพเคมีและชีวภาพอื่น ๆ ไรโซสเฟียร์ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากรากของพืชที่ส่งเสริมกิจกรรมทางชีววิทยาและเคมีที่เข้มข้น
สิ่งมีชีวิตที่อยู่ร่วมกันในไรโซสเฟียร์มีปฏิสัมพันธ์ที่หลากหลายซึ่งกันและกันและกับพืช ปฏิกิริยาเหล่านี้อาจส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชหลากหลายชนิดซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมไรโซสเฟียร์จึงมีความสำคัญมากในการใช้ทดแทนปุ๋ยเคมีและยาฆ่าแมลง
ลักษณะของไรโซสเฟียร์
มันบางและแบ่งออกเป็นสามโซนพื้นฐาน
โครงสร้างไรโซสเฟียร์กว้างประมาณ 1 มม. และไม่มีขอบคม อย่างไรก็ตามเรื่องนี้มีการอธิบายโซนพื้นฐานสามโซนใน rhizosphere:
- เอนโดริโซสเฟียร์
ประกอบด้วยเนื้อเยื่อรากและรวมถึงชั้นเอนโดเดอร์มิสและเยื่อหุ้มสมอง
- ไรโซเพลน
เป็นพื้นผิวของรากที่มีอนุภาคของดินและจุลินทรีย์เกาะอยู่ ประกอบด้วยหนังกำพร้าเยื่อหุ้มสมองและชั้นของโพลีแซ็กคาไรด์ที่เป็นเมือก
- ectorizosphere
มันเป็นส่วนนอกสุด นั่นคือดินที่อยู่ติดกับรากทันที
ในบางกรณีสามารถพบชั้น rhizospheric ที่สำคัญอื่น ๆ ได้เช่น mycorizosphere และ rhizovain
สารประกอบต่าง ๆ จะถูกปล่อยออกมาในไรโซสเฟียร์
ในระหว่างการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชสารประกอบอินทรีย์หลายชนิดถูกผลิตและปล่อยออกมาผ่านการหลั่งการหลั่งและการสะสม สิ่งนี้ทำให้ไรโซสเฟียร์อุดมไปด้วยสารอาหารเมื่อเทียบกับดินที่เหลือ
สารหลั่งจากราก ได้แก่ กรดอะมิโนคาร์โบไฮเดรตน้ำตาลวิตามินเมือกและโปรตีน สารหลั่งทำหน้าที่เป็นสารที่กระตุ้นปฏิสัมพันธ์ระหว่างรากกับสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในดิน
เปลี่ยน pH ของดินรอบ ๆ ราก
สภาพแวดล้อมของไรโซสเฟียร์โดยทั่วไปมี pH ต่ำกว่ามีออกซิเจนน้อยกว่าและมีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์สูงกว่า อย่างไรก็ตามสารหลั่งสามารถทำให้ดินในไรโซสเฟียร์มีความเป็นกรดหรือด่างมากขึ้นขึ้นอยู่กับสารอาหารที่รากได้รับจากดิน
ตัวอย่างเช่นเมื่อพืชดูดไนโตรเจนเข้าไปในโมเลกุลของแอมโมเนียมมันจะปล่อยไอออนของไฮโดรเจนออกมาซึ่งจะทำให้ไรโซสเฟียร์เป็นกรดมากขึ้น ในทางตรงกันข้ามเมื่อพืชดูดซับไนโตรเจนเข้าไปในโมเลกุลของไนเตรตมันจะปล่อยไฮดรอกซิลไอออนออกมาทำให้ไรโซสเฟียร์มีความเป็นด่างมากขึ้น
จุลชีววิทยา
ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว rhizosphere เป็นสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นสูงของจุลินทรีย์หลายชนิด
เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นจุลินทรีย์ของไรโซสเฟียร์สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มใหญ่ ๆ ตามผลกระทบที่เกิดกับพืช:
จุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์
กลุ่มนี้รวมถึงสิ่งมีชีวิตที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชโดยตรงตัวอย่างเช่นโดยการให้สารอาหารที่จำเป็นแก่พืชหรือทางอ้อมการยับยั้งจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายผ่านกลไกการต่อต้านต่างๆ
ในไรโซสเฟียร์มีการแย่งชิงทรัพยากรอยู่ตลอดเวลา จุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์จำกัดความสำเร็จของเชื้อโรคด้วยกลไกหลายประการ: การผลิตสารประกอบทางชีวภาพ (ซึ่งยับยั้งการเจริญเติบโตหรือการเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์) การแย่งชิงสารอาหารรองหรือโดยการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืช
จุลินทรีย์ร่วม
ในประเภทนี้เป็นจุลินทรีย์ส่วนใหญ่ที่ไม่ทำอันตรายหรือให้ประโยชน์โดยตรงกับพืชหรือเชื้อโรค อย่างไรก็ตามจุลินทรีย์ที่เกิดร่วมกันมีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอื่น ๆ ในระดับหนึ่งผ่านเครือข่ายปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนซึ่งจะมีผลทางอ้อมต่อพืชหรือเชื้อโรค
แม้ว่าจะมีจุลินทรีย์เฉพาะที่สามารถปกป้องพืช (ทั้งทางตรงหรือทางอ้อม) จากเชื้อโรค แต่ประสิทธิผลของพวกมันส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากส่วนที่เหลือของจุลินทรีย์
ดังนั้นจุลินทรีย์ร่วมสามารถแข่งขันกับจุลินทรีย์อื่น ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งส่งผลทางอ้อมต่อพืช
จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค
เชื้อโรคที่เกิดในดินหลายชนิดอาจส่งผลต่อสุขภาพของพืช ก่อนการติดเชื้อจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายเหล่านี้จะแข่งขันกับจุลินทรีย์อื่น ๆ ในไรโซสเฟียร์เพื่อหาสารอาหารและพื้นที่ ไส้เดือนฝอยและเชื้อราเป็นสองกลุ่มหลักของเชื้อโรคพืชที่เกิดในดิน
ในสภาพอากาศที่อบอุ่นเชื้อราและไส้เดือนฝอยที่ทำให้เกิดโรคมีความสำคัญทางการเกษตรมากกว่าแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคแม้ว่าแบคทีเรียบางสกุล (Pectobacterium, Ralstonia) สามารถสร้างความเสียหายทางเศรษฐกิจอย่างมากต่อพืชบางชนิด
ไวรัสยังสามารถติดพืชผ่านทางรากได้ แต่ต้องใช้พาหะเช่นไส้เดือนฝอยหรือเชื้อราเพื่อเข้าสู่เนื้อเยื่อราก
ความสำคัญ
ดึงดูดจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์
ความชื้นและสารอาหารในระดับสูงในไรโซสเฟียร์ดึงดูดจุลินทรีย์ได้มากกว่าส่วนอื่น ๆ ของดิน
สารประกอบบางชนิดที่หลั่งในไรโซสเฟียร์ส่งเสริมการสร้างและการแพร่กระจายของประชากรจุลินทรีย์ซึ่งสูงกว่ามากเมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือของดิน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า rhizosphere effect
เสนอการป้องกันจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค
เซลล์รากอยู่ภายใต้การโจมตีของจุลินทรีย์อย่างต่อเนื่องซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงมีกลไกการป้องกันที่รับประกันการอยู่รอด
กลไกเหล่านี้รวมถึงการหลั่งโปรตีนป้องกันและสารเคมีต้านจุลชีพอื่น ๆ มีการพิจารณาแล้วว่าสารหลั่งในไรโซสเฟียร์แตกต่างกันไปตามระยะการเจริญเติบโตของพืช
ปกป้องรากจากการผึ่งให้แห้ง
งานวิจัยหลายชิ้นชี้ให้เห็นว่าดินในไรโซสเฟียร์มีความชื้นมากกว่าดินที่เหลืออย่างมีนัยสำคัญซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้รากแห้ง
สารหลั่งที่รากปล่อยออกมาในเวลากลางคืนช่วยให้การขยายตัวของรากในดิน เมื่อเหงื่อออกในเวลากลางวันสารหลั่งจะเริ่มแห้งและเกาะตามอนุภาคของดินในไรโซสเฟียร์ เมื่อดินแห้งและศักย์ไฮดรอลิกลดลงสารหลั่งจะสูญเสียน้ำสู่ดิน
อ้างอิง
- Berendsen, RL, Pieterse, CMJ และ Bakker, PAHM (2012) ไมโครไบโอมของไรโซสเฟียร์และสุขภาพของพืช แนวโน้มด้านพืชศาสตร์, 17 (8), 478-486.
- Bonkowski, M. , Cheng, W. , Griffiths, BS, Alphei, J. , & Scheu, S. (2000) ปฏิกิริยาระหว่างจุลินทรีย์กับสัตว์ในไรโซสเฟียร์และผลต่อการเจริญเติบโตของพืช European Journal of Soil Biology, 36 (3-4), 135-147.
- Brink, เซาท์แคโรไลนา (2016). การปลดล็อกความลับของ Rhizosphere แนวโน้มด้านพืชศาสตร์, 21 (3), 169-170.
- Deshmukh, P. , & Shinde, S. (2016). บทบาทที่เป็นประโยชน์ของ Rhizosphere Mycoflora ในด้านการเกษตร: ภาพรวม International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529–533
- Mendes, R. , Garbeva, P. , & Raaijmakers, JM (2013). ไมโครไบโอมของไรโซสเฟียร์: ความสำคัญของประโยชน์ของพืชจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคพืชและจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคในมนุษย์ FEMS Microbiology Reviews, 37 (5), 634–663
- Philippot, L. , Raaijmakers, JM, Lemanceau, P. , & Van Der Putten, WH (2013) กลับไปที่ราก: นิเวศวิทยาจุลินทรีย์ของไรโซสเฟียร์ Nature Reviews Microbiology, 11 (11), 789–799
- Prashar, P. , Kapoor, N. , & Sachdeva, S. (2014). Rhizosphere: โครงสร้างความหลากหลายและความสำคัญของแบคทีเรีย บทวิจารณ์ในวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและเทคโนโลยีชีวภาพ, 13 (1), 63–77
- Singh, BK, Millard, P. , Whiteley, AS, & Murrell, JC (2004) การเปิดเผยปฏิสัมพันธ์ของจุลินทรีย์ไรโซสเฟียร์กับจุลินทรีย์: โอกาสและข้อ จำกัด แนวโน้มทางจุลชีววิทยา, 12 (8), 386–393.
- Venturi, V. , & Keel, C. (2016). การส่งสัญญาณใน Rhizosphere แนวโน้มด้านพืชศาสตร์, 21 (3), 187-198.
- Walter, N. , & Vega, O. (2007). การทบทวนผลประโยชน์ของแบคทีเรียไรโซสเฟียร์ต่อความพร้อมของธาตุอาหารในดินและการดูดซึมธาตุอาหารของพืช หน้านล. Agr. เมเดยิน, 60 (1), 3621–3643