RHIZOSFEER: KENMERKEN, MICROBIOLOGIE EN BELANG - BIOLOGIE - 2026

De rhizosfeer is de zone van de grond die een wortel van een plant omgeeft. Zowel de biologie als de chemie van de bodem worden door deze wortel beïnvloed. Dit gebied is ongeveer 1 mm breed en heeft geen gedefinieerde rand, het is een gebied dat wordt beïnvloed door verbindingen die worden uitgescheiden door de wortel en door micro-organismen die zich voeden met de verbindingen.

De term rhizosfeer is afgeleid van het Griekse woord rhiza dat "wortel" betekent en "bol dat veld van invloed" betekent. Het was de Duitse wetenschapper Lorenz Hiltner (1904) die het voor het eerst beschreef als "de zone van de grond direct grenzend aan de wortels van peulvruchten die hoge niveaus van bacteriële activiteit ondersteunt".

Samenstelling van de rhizosfeer

De definitie van de rhizosfeer is echter geëvolueerd naarmate andere fysische, chemische en biologische eigenschappen zijn ontdekt. De rhizosfeer wordt sterk beïnvloed door de wortels van planten die intense biologische en chemische activiteiten bevorderen.

Organismen die naast elkaar bestaan ​​in de rhizosfeer vertonen een verscheidenheid aan interacties met elkaar en met planten. Deze interacties kunnen de groei van een breed scala aan gewassen beïnvloeden, en daarom zijn rhizosferen erg belangrijk als vervangers voor chemische meststoffen en pesticiden.

Kenmerken van de rhizosfeer

Het is dun en is onderverdeeld in drie basiszones

Structureel gezien is de rhizosfeer ongeveer 1 mm breed en heeft hij geen scherpe randen. Desondanks zijn er in de rhizosfeer drie basiszones beschreven:

- De endorizosfeer

Het bestaat uit het wortelweefsel en omvat de endodermis- en corticale lagen.

- De rhizoplane

Het is het oppervlak van de wortel, waar bodemdeeltjes en microben zich hechten. Het bestaat uit de epidermis, de cortex en de laag slijmachtige polysacchariden.

- De ectorizosfeer

Het is het buitenste deel; dat wil zeggen de grond die direct grenst aan de wortel.

In sommige gevallen kunnen andere belangrijke rhizosferische lagen worden gevonden, zoals de mycorizosfeer en rhizovain.

In de rhizosfeer komen verschillende verbindingen vrij

Tijdens de groei en ontwikkeling van een plant wordt een verscheidenheid aan organische verbindingen geproduceerd en vrijgegeven door middel van exsudatie, secretie en afzetting. Hierdoor is de rhizosfeer in vergelijking met de rest van de bodem rijk aan voedingsstoffen.

De wortelexsudaten omvatten aminozuren, koolhydraten, suikers, vitamines, slijmstoffen en eiwitten. De exsudaten werken als boodschappers die de interacties tussen de wortels en de organismen die in de bodem leven, stimuleren.

Verandert de pH van de grond rond de wortels

De rhizosfeeromgeving heeft over het algemeen een lagere pH, met minder zuurstof en hogere concentraties kooldioxide. Exsudaten kunnen de grond in de rhizosfeer echter zuurder of basischer maken, afhankelijk van de voedingsstoffen die de wortels uit de grond halen.

Wanneer een plant bijvoorbeeld stikstof in ammoniummoleculen opneemt, komen er waterstofionen vrij die de rhizosfeer zuurder maken. Wanneer een plant daarentegen stikstof in nitraatmoleculen opneemt, geeft het hydroxylionen vrij die de rhizosfeer meer alkalisch maken.

Microbiologie

Zoals hierboven vermeld, is de rhizosfeer een omgeving met een hoge dichtheid aan micro-organismen van verschillende soorten.

Voor een beter begrip kunnen de micro-organismen van de rhizosfeer worden ingedeeld in drie grote groepen, afhankelijk van het effect dat ze op planten veroorzaken:

Gunstige microben

Deze groep omvat organismen die de plantengroei direct bevorderen - bijvoorbeeld door de plant de nodige voedingsstoffen te geven - of indirect schadelijke microben remmen via verschillende resistentiemechanismen.

In de rhizosfeer is er een constante concurrentie om hulpbronnen. Gunstige microben beperken het succes van pathogenen met verschillende mechanismen: de productie van biostatische verbindingen (die de groei of vermenigvuldiging van micro-organismen remmen), competitie om micronutriënten of door het immuunsysteem van de plant te stimuleren.

Commensale microben

In deze categorie bevinden zich de meeste microben die de plant of de ziekteverwekker niet direct schaden of ten goede komen. Commensale microben hebben echter waarschijnlijk tot op zekere hoogte invloed op elk ander micro-organisme, via een complex netwerk van interacties die een indirect effect zouden hebben op de plant of de ziekteverwekker.

Hoewel er specifieke micro-organismen zijn die de plant (direct of indirect) kunnen beschermen tegen ziekteverwekkers, wordt hun effectiviteit grotendeels beïnvloed door de rest van de microbiële gemeenschap.

Commensale micro-organismen kunnen dus effectief concurreren met andere micro-organismen, wat een indirect effect op de plant heeft.

Pathogene microben

Een breed scala aan bodemgebonden ziekteverwekkers kan de gezondheid van planten aantasten. Vóór infectie concurreren deze schadelijke microben met veel andere microben in de rhizosfeer om voedingsstoffen en ruimte. Nematoden en schimmels zijn de twee belangrijkste groepen van bodemgebonden plantpathogenen.

In gematigde klimaten zijn pathogene schimmels en nematoden agronomisch belangrijker dan pathogene bacteriën, hoewel sommige bacteriegeslachten (Pectobacterium, Ralstonia) aanzienlijke economische schade kunnen toebrengen aan sommige gewassen.

Virussen kunnen planten ook via wortels infecteren, maar hebben vectoren zoals nematoden of schimmels nodig om het wortelweefsel binnen te dringen.

Belang

Trekt nuttige micro-organismen aan

Het hoge gehalte aan vocht en voedingsstoffen in de rhizosfeer trekt veel meer micro-organismen aan dan andere delen van de bodem.

Sommige van de verbindingen die in de rhizosfeer worden uitgescheiden, bevorderen de vestiging en proliferatie van microbiële populaties, veel hoger in vergelijking met de rest van de bodem. Dit fenomeen staat bekend als het rhizosfeereffect.

Biedt bescherming tegen pathogene micro-organismen

De wortelcellen worden continu aangevallen door micro-organismen, daarom hebben ze beschermingsmechanismen die hun overleving garanderen.

Deze mechanismen omvatten de afscheiding van afweer-eiwitten en andere antimicrobiële chemicaliën. Er is vastgesteld dat de exsudaten in de rhizosfeer variëren naargelang de groeifasen van de plant.

Beschermt wortels tegen uitdroging

Verschillende onderzoeken suggereren dat de grond in de rhizosfeer aanzienlijk vochtiger is dan de rest van de grond, wat de wortels helpt beschermen tegen uitdroging.

Het exsudaat dat 's nachts door de wortels vrijkomt, laat de uitzetting van de wortels in de grond toe. Wanneer transpiratie bij daglicht hervat, beginnen exsudaten uit te drogen en hechten zich aan bodemdeeltjes in de rhizosfeer. Naarmate de grond droogt en het hydraulische potentieel afneemt, verliezen de exsudaten water aan de grond.

Referenties

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ, & Bakker, PAHM (2012). Het microbioom van de rhizosfeer en de gezondheid van planten. Trends in Plant Science, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Microbiële-faunale interacties in de rhizosfeer en effecten op plantengroei. European Journal of Soil Biology, 36 (3-4), 135-147.
3. Brink, SC (2016). De geheimen van de Rhizosfeer ontsluiten. Trends in Plant Science, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Gunstige rol van Rhizosphere Mycoflora op het gebied van landbouw: een overzicht. International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529-533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, JM (2013). Het microbioom van de rhizosfeer: betekenis van voor planten gunstige, plantpathogene en humane pathogene micro-organismen. FEMS Microbiology Reviews, 37 (5), 634-663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P., & Van Der Putten, WH (2013). Terug naar de wortels: de microbiële ecologie van de rhizosfeer. Nature Reviews Microbiology, 11 (11), 789-799.
7. Prashar, P., Kapoor, N., & Sachdeva, S. (2014). Rhizosphere: de structuur, bacteriële diversiteit en betekenis. Recensies in Milieuwetenschappen en Biotechnologie, 13 (1), 63-77.
8. Singh, BK, Millard, P., Whiteley, AS en Murrell, JC (2004). Ontrafelen van rhizosfeer-microbiële interacties: kansen en beperkingen. Trends in Microbiology, 12 (8), 386-393.
9. Venturi, V., & Keel, C. (2016). Signalisatie in de Rhizosfeer. Trends in Plant Science, 21 (3), 187-198.
10. Walter, N., en Vega, O. (2007). Een overzicht van de gunstige effecten van rhizosfeerbacteriën op de beschikbaarheid van voedingsstoffen in de bodem en de opname van voedingsstoffen door planten. Fac. Nal. Agr. Medellín, 60 (1), 3621-3643.