RHIZOSPHERE: ĐẶC ĐIỂM, VI SINH VÀ TẦM QUAN TRỌNG - SINH HỌC - 2026

Tầng sinh quyển là vùng đất bao quanh rễ cây. Cả sinh học và hóa học của đất đều chịu ảnh hưởng của rễ cây này. Vùng này rộng khoảng 1 mm và không có đường viền xác định, nó là vùng chịu ảnh hưởng của các hợp chất do rễ tiết ra và bởi các vi sinh vật ăn các hợp chất này.

Thuật ngữ rhizosphere có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp rhiza có nghĩa là "gốc" và "hình cầu có nghĩa là trường ảnh hưởng." Chính nhà khoa học người Đức Lorenz Hiltner (1904), người đầu tiên mô tả nó là "vùng đất liền kề với rễ của cây họ đậu hỗ trợ mức độ hoạt động của vi khuẩn cao."

Thành phần của sinh quyển

Tuy nhiên, định nghĩa về sinh quyển đã phát triển khi các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học khác được phát hiện. Tầng sinh quyển chịu ảnh hưởng lớn của rễ cây thúc đẩy các hoạt động sinh học và hóa học mãnh liệt.

Các sinh vật cùng tồn tại trong sinh quyển thể hiện nhiều cách tương tác với nhau và với thực vật. Những tương tác này có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của nhiều loại cây trồng, đó là lý do tại sao hạt thân rễ rất quan trọng để thay thế phân bón hóa học và thuốc trừ sâu.

Đặc điểm của tầng sinh quyển

Nó mỏng và được chia thành ba vùng cơ bản

Về mặt cấu trúc, thân rễ rộng khoảng 1mm và không có cạnh sắc. Mặc dù vậy, ba vùng cơ bản đã được mô tả trong sinh quyển:

- Nội quyển

Nó bao gồm mô rễ và bao gồm các lớp nội bì và vỏ não.

- Thân rễ

Nó là bề mặt của rễ, nơi các hạt đất và vi khuẩn bám dính. Nó được tạo thành từ biểu bì, vỏ não và lớp polysaccharid nhầy.

- Ectorizosphere

Nó là phần ngoài cùng; tức là phần đất liền với rễ.

Trong một số trường hợp, có thể tìm thấy các lớp rhizospheric quan trọng khác, chẳng hạn như mycorizosphere và rhizovain.

Các hợp chất khác nhau được giải phóng trong sinh quyển

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật, nhiều loại hợp chất hữu cơ được tạo ra và giải phóng thông qua sự bài tiết, bài tiết và lắng đọng. Điều này khiến tầng sinh quyển rất giàu chất dinh dưỡng so với phần còn lại của đất.

Các chất tiết ra từ rễ bao gồm các axit amin, carbohydrate, đường, vitamin, chất nhầy và protein. Các chất tiết ra hoạt động như những sứ giả kích thích sự tương tác giữa rễ và các sinh vật sống trong đất.

Thay đổi độ pH của đất xung quanh rễ

Môi trường rhizosphere nói chung có độ pH thấp hơn, với ít oxy hơn và nồng độ carbon dioxide cao hơn. Tuy nhiên, dịch tiết ra có thể làm cho đất trong tầng sinh quyển có tính axit hoặc kiềm cao hơn, tùy thuộc vào chất dinh dưỡng mà rễ cây đang lấy từ đất.

Ví dụ, khi thực vật hấp thụ nitơ thành các phân tử amoni, nó sẽ giải phóng các ion hydro làm cho tầng sinh quyển có tính axit hơn. Ngược lại, khi cây hấp thụ nitơ thành các phân tử nitrat, nó sẽ giải phóng các ion hydroxyl làm cho tầng sinh quyển có tính kiềm hơn.

Vi trùng học

Như đã đề cập ở trên, tầng sinh quyển là môi trường có mật độ vi sinh vật thuộc nhiều loài khác nhau.

Để hiểu rõ hơn, các vi sinh vật của tầng sinh quyển có thể được phân loại thành ba nhóm lớn, tùy theo ảnh hưởng của chúng đối với thực vật:

Vi sinh có lợi

Nhóm này bao gồm các sinh vật thúc đẩy sự phát triển của thực vật trực tiếp - ví dụ, bằng cách cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây - hoặc gián tiếp, ức chế các vi sinh vật có hại thông qua các cơ chế đề kháng khác nhau.

Trong sinh quyển có sự cạnh tranh tài nguyên liên tục. Các vi sinh vật có lợi hạn chế sự thành công của mầm bệnh bằng một số cơ chế: sản xuất các hợp chất sinh học (ức chế sự phát triển hoặc nhân lên của vi sinh vật), cạnh tranh vi chất dinh dưỡng hoặc bằng cách kích thích hệ thống miễn dịch của cây trồng.

Vi khuẩn chung

Trong loại này là hầu hết các vi sinh vật không trực tiếp gây hại hoặc có lợi cho cây trồng hoặc mầm bệnh. Tuy nhiên, các vi sinh vật kết hợp có thể ảnh hưởng đến bất kỳ vi sinh vật nào khác ở một mức độ nào đó, thông qua một mạng lưới tương tác phức tạp có thể có ảnh hưởng gián tiếp đến cây trồng hoặc mầm bệnh.

Mặc dù có những vi sinh vật cụ thể có khả năng bảo vệ cây trồng (trực tiếp hoặc gián tiếp) chống lại mầm bệnh, hiệu quả của chúng phần lớn bị ảnh hưởng bởi phần còn lại của cộng đồng vi sinh vật.

Do đó, vi sinh vật commensal có thể cạnh tranh hiệu quả với các vi sinh vật khác, gây ảnh hưởng gián tiếp đến cây trồng.

Vi khuẩn gây bệnh

Một loạt các mầm bệnh truyền qua đất có thể ảnh hưởng đến sức khỏe cây trồng. Trước khi lây nhiễm, những vi khuẩn có hại này cạnh tranh với nhiều vi khuẩn khác trong tầng sinh quyển để lấy chất dinh dưỡng và không gian. Tuyến trùng và nấm là hai nhóm chính của mầm bệnh truyền qua đất.

Ở vùng khí hậu ôn đới, nấm bệnh và tuyến trùng quan trọng hơn về mặt nông học so với vi khuẩn gây bệnh, mặc dù một số chi vi khuẩn (Pectobacterium, Ralstonia) có thể gây thiệt hại kinh tế đáng kể cho một số loại cây trồng.

Virus cũng có thể lây nhiễm sang cây trồng qua rễ, nhưng cần các vật trung gian như tuyến trùng hoặc nấm xâm nhập vào mô rễ.

Tầm quan trọng

Thu hút vi sinh vật có lợi

Độ ẩm và chất dinh dưỡng cao trong tầng sinh quyển thu hút số lượng vi sinh vật lớn hơn nhiều so với các phần khác của đất.

Một số hợp chất được tiết ra trong sinh quyển thúc đẩy sự thành lập và sinh sôi của các quần thể vi sinh vật, cao hơn nhiều so với phần còn lại của đất. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng rhizosphere.

Cung cấp sự bảo vệ chống lại các vi sinh vật gây bệnh

Các tế bào rễ đang bị vi sinh vật tấn công liên tục, đó là lý do tại sao chúng có cơ chế bảo vệ đảm bảo sự tồn tại của chúng.

Những cơ chế này bao gồm việc tiết ra các protein phòng vệ và các hóa chất kháng khuẩn khác. Người ta đã xác định được rằng chất tiết ra trong thân rễ thay đổi tùy theo các giai đoạn sinh trưởng của cây.

Bảo vệ rễ cây khỏi sự hút ẩm

Một số nghiên cứu cho thấy rằng đất ở tầng sinh quyển có độ ẩm cao hơn đáng kể so với phần còn lại của đất, giúp bảo vệ rễ cây khỏi bị khô.

Dịch tiết do rễ tiết ra vào ban đêm cho phép rễ nở ra trong đất. Khi mồ hôi tiếp tục dưới ánh sáng ban ngày, dịch tiết bắt đầu khô đi và bám vào các hạt đất trong tầng sinh quyển. Khi đất khô đi và tiềm năng thủy lực của nó giảm, các chất dịch tiết ra sẽ mất nước vào đất.

Người giới thiệu

1. Berendsen, RL, Pieterse, CMJ & Bakker, PAHM (2012). Hệ vi sinh vật ở tầng sinh quyển và sức khỏe thực vật. Xu hướng Khoa học Thực vật, 17 (8), 478-486.
2. Bonkowski, M., Cheng, W., Griffiths, BS, Alphei, J., & Scheu, S. (2000). Tương tác giữa vi sinh vật và hệ động vật trong sinh quyển và ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật. Tạp chí Sinh học Đất Châu Âu, 36 (3-4), 135-147.
3. Brink, SC (2016). Mở khóa bí mật của Rhizosphere. Xu hướng Khoa học Thực vật, 21 (3), 169-170.
4. Deshmukh, P., & Shinde, S. (2016). Vai trò có lợi của Rhizosphere Mycoflora trong lĩnh vực nông nghiệp: Tổng quan. International Journal of Science and Reasearch, 5 (8), 529–533.
5. Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, JM (2013). Hệ vi sinh vật ở tầng sinh quyển: Ý nghĩa của các vi sinh vật có lợi cho thực vật, vi sinh vật gây bệnh cho thực vật và vi sinh vật gây bệnh cho người. Các đánh giá về vi sinh của FEMS, 37 (5), 634–663.
6. Philippot, L., Raaijmakers, JM, Lemanceau, P., & Van Der Putten, WH (2013). Quay trở lại với bộ rễ: Hệ sinh thái vi sinh vật của tầng sinh quyển. Nature Reviews Microbiology, 11 (11), 789–799.
7. Prashar, P., Kapoor, N., & Sachdeva, S. (2014). Rhizosphere: Cấu trúc, sự đa dạng của vi khuẩn và ý nghĩa của nó. Các đánh giá trong Khoa học Môi trường và Công nghệ Sinh học, 13 (1), 63–77.
8. Singh, BK, Millard, P., Whiteley, AS, & Murrell, JC (2004). Làm sáng tỏ các tương tác giữa vi sinh vật ở tầng sinh quyển: Cơ hội và hạn chế. Xu hướng trong Vi sinh vật học, 12 (8), 386–393.
9. Venturi, V. & Keel, C. (2016). Báo hiệu trong Rhizosphere. Xu hướng Khoa học Thực vật, 21 (3), 187-198.
10. Walter, N., & Vega, O. (2007). Đánh giá về tác dụng có lợi của vi khuẩn trong tầng sinh quyển đối với sự sẵn có của đất và khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của cây trồng. Mặt Nal. Lão đại. Medellín, 60 (1), 3621–3643.