RHIZOSFERA: CIRI, MIKROBIOLOGI DAN KEPENTINGAN - BIOLOGI - 2025

The rhizosphere adalah zon tanah yang mengelilingi akar tumbuhan. Kedua-dua biologi dan kimia tanah dipengaruhi oleh akar ini. Luas ini kira-kira 1 mm lebar dan tidak mempunyai batas yang ditentukan, ia adalah kawasan yang dipengaruhi oleh sebatian yang dikeluarkan oleh akar dan oleh mikroorganisma yang memakan sebatian tersebut.

Istilah rhizosfera berasal dari kata Yunani rhiza yang bermaksud "akar" dan "sfera yang bermaksud bidang pengaruh." Saintis Jerman Lorenz Hiltner (1904) pertama kali menggambarkannya sebagai "zon tanah yang berdekatan dengan akar kekacang yang menyokong aktiviti bakteria yang tinggi."

Komposisi rizosfera

Walau bagaimanapun, definisi rizosfera telah berkembang kerana sifat fizikal, kimia dan biologi lain telah ditemui. Rizosfera sangat dipengaruhi oleh akar tumbuhan yang mempromosikan aktiviti biologi dan kimia yang kuat.

Organisma yang wujud bersama dalam rizosfera menunjukkan pelbagai interaksi antara satu sama lain dan dengan tumbuhan. Interaksi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan pelbagai jenis tanaman, sebab itulah rizosfera sangat penting sebagai pengganti baja kimia dan racun perosak.

Ciri-ciri rizosfera

Ia nipis dan dibahagikan kepada tiga zon asas

Secara struktural, rizosfera selebar sekitar 1mm dan tidak mempunyai tepi tajam. Walaupun demikian, tiga zon asas telah dijelaskan dalam rizosfera:

- Endorizosfera

Ia terdiri daripada tisu akar dan merangkumi lapisan endodermis dan kortikal.

- Rizoplane

Ini adalah permukaan akar, di mana zarah tanah dan mikroba melekat. Ia terdiri daripada epidermis, korteks dan lapisan polisakarida mucilaginous.

- Ektorizosfera

Ia adalah bahagian paling luar; iaitu tanah yang berdekatan dengan akar.

Dalam beberapa kes, lapisan rizosfera penting lain dapat dijumpai, seperti mikorizosfera dan rizovain.

Sebatian yang berlainan dibebaskan di rizosfera

Semasa pertumbuhan dan pengembangan tanaman, pelbagai sebatian organik dihasilkan dan dilepaskan melalui eksudasi, rembesan, dan pemendapan. Ini menyebabkan rizosfera kaya dengan nutrien, dibandingkan dengan tanah yang lain.

Eksudat akar termasuk asid amino, karbohidrat, gula, vitamin, lendir, dan protein. Eksudat bertindak sebagai utusan yang merangsang interaksi antara akar dan organisma yang mendiami tanah.

Mengubah pH tanah di sekitar akar

Persekitaran rizosfera umumnya mempunyai pH yang lebih rendah, dengan kurang oksigen dan kepekatan karbon dioksida yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, eksudat dapat menjadikan tanah di rizosfer lebih berasid atau beralkali, bergantung pada nutrien yang diambil akar dari tanah.

Sebagai contoh, apabila tumbuhan menyerap nitrogen ke molekul ammonium, ia melepaskan ion hidrogen yang akan menjadikan rizosfer lebih berasid. Sebaliknya, apabila tumbuhan menyerap nitrogen menjadi molekul nitrat, ia melepaskan ion hidroksil yang menjadikan rizosfer lebih alkali.

Mikrobiologi

Seperti disebutkan di atas, rizosfera adalah lingkungan dengan kepadatan mikroorganisma tinggi dari pelbagai spesies.

Untuk pemahaman yang lebih baik, mikroorganisma rizosfer dapat diklasifikasikan menjadi tiga kumpulan besar, sesuai dengan kesan yang ditimbulkannya pada tanaman:

Mikroba yang bermanfaat

Kumpulan ini merangkumi organisma yang mendorong pertumbuhan tanaman secara langsung - contohnya, dengan menyediakan nutrien yang diperlukan kepada tanaman - atau secara tidak langsung, menghalang mikroba berbahaya melalui pelbagai mekanisme penentangan.

Di rizosfera terdapat persaingan berterusan untuk sumber. Mikroba yang bermanfaat membatasi kejayaan patogen dengan beberapa mekanisme: penghasilan sebatian biostatik (yang menghalang pertumbuhan atau pendaraban mikroorganisma), persaingan untuk mikronutrien, atau dengan merangsang sistem imun tumbuhan.

Mikroba komensal

Dalam kategori ini terdapat kebanyakan mikrob yang tidak membahayakan atau memberi manfaat langsung kepada tumbuhan atau patogen. Walau bagaimanapun, mikroba komensal cenderung mempengaruhi mikro-organisma lain hingga tahap tertentu, melalui rangkaian interaksi yang kompleks yang akan memberi kesan tidak langsung kepada tumbuhan atau patogen.

Walaupun terdapat mikroorganisma tertentu yang mampu melindungi tanaman (secara langsung atau tidak langsung) daripada patogen, keberkesanannya banyak dipengaruhi oleh komuniti mikrob yang lain.

Oleh itu, mikroorganisma komensal dapat bersaing secara berkesan dengan mikroorganisma lain, memberikan kesan tidak langsung pada tanaman.

Mikrob patogen

Pelbagai jenis patogen tanah dapat mempengaruhi kesihatan tanaman. Sebelum dijangkiti, mikroba berbahaya ini bersaing dengan banyak mikrob lain di rizosfera untuk nutrien dan ruang. Nematoda dan kulat adalah dua kumpulan utama patogen tumbuhan yang ditanggung oleh tanah.

Di iklim sederhana, kulat patogen dan nematoda lebih agronomik lebih penting daripada bakteria patogen, walaupun beberapa genera bakteria (Pectobacterium, Ralstonia) dapat menyebabkan kerosakan ekonomi yang besar pada beberapa tanaman.

Virus juga boleh menjangkiti tumbuhan melalui akar, tetapi memerlukan vektor seperti nematoda atau kulat untuk memasuki tisu akar.

Kepentingan

Menarik mikroorganisma yang bermanfaat

Tahap kelembapan dan nutrien yang tinggi di rizosfera menarik lebih banyak bilangan mikroorganisma daripada bahagian tanah yang lain.

Sebilangan sebatian yang dirembeskan dalam rizosfera mempromosikan pembentukan dan percambahan populasi mikroba, jauh lebih tinggi berbanding dengan tanah yang lain. Fenomena ini dikenali sebagai kesan rizosfera.

Menawarkan perlindungan terhadap mikroorganisma patogen

Sel-sel akar diserang secara berterusan oleh mikroorganisma, sebab itulah mereka mempunyai mekanisme perlindungan yang menjamin kelangsungan hidup mereka.

Mekanisme ini merangkumi rembesan protein pertahanan dan bahan kimia antimikrob lain. Telah ditentukan bahawa eksudat di rizosfera bervariasi mengikut tahap pertumbuhan tanaman.

Melindungi akar dari pengeringan

Beberapa kajian menunjukkan bahawa tanah di rizosfera jauh lebih lembab daripada tanah lainnya, yang membantu melindungi akar daripada kering.

Eksudat yang dikeluarkan oleh akar pada waktu malam memungkinkan pengembangan akar di dalam tanah. Apabila keringat dilanjutkan pada waktu siang, eksudat mulai mengering dan melekat pada zarah tanah di rizosfera. Apabila tanah mengering dan potensi hidrauliknya berkurang, eksudat kehilangan air ke tanah.

Rujukan

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ, & Bakker, PAHM (2012). Mikrobioma rhizosfera dan kesihatan tumbuhan. Trend Sains Tanaman, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Interaksi mikroba-faunal dalam rizosfera dan kesan pada pertumbuhan tumbuhan. Jurnal Eropah Biologi Tanah, 36 (3-4), 135-147.
3. Brink, SC (2016). Membuka Rahsia Rizosfera. Trend Sains Tanaman, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Peranan Mikoflora Rhizosfera Bermanfaat dalam Bidang Pertanian: Tinjauan. International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529–533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, JM (2013). Mikrobioma rhizosfera: Kepentingan mikroorganisma patogenik tumbuhan bermanfaat, patogen tumbuhan, dan manusia. Ulasan Mikrobiologi FEMS, 37 (5), 634–663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P., & Van Der Putten, WH (2013). Kembali ke akar: Ekologi mikroba rizosfera. Mikrobiologi Ulasan Alam, 11 (11), 789-799.
7. Prashar, P., Kapoor, N., & Sachdeva, S. (2014). Rhizosfera: Strukturnya, kepelbagaian dan kepentingan bakteria. Ulasan dalam Sains Alam Sekitar dan Bioteknologi, 13 (1), 63-77.
8. Singh, BK, Millard, P., Whiteley, AS, & Murrell, JC (2004). Menyingkap interaksi rizosfera-mikrob: Peluang dan batasan. Trend dalam Mikrobiologi, 12 (8), 386-393.
9. Venturi, V., & Keel, C. (2016). Memberi isyarat di Rizosfera. Trends in Plant Science, 21 (3), 187-198.
10. Walter, N., & Vega, O. (2007). Tinjauan mengenai kesan bermanfaat bakteria rhizosfer terhadap ketersediaan nutrien tanah dan pengambilan nutrien tumbuhan. Muka Nal. Agr. Medellín, 60 (1), 3621–3643.