La rizósfera es la estrecha región del suelo o sustrato que está directamente influenciada por las secreciones de las raíces y los microorganismos asociados del suelo conocidos como microbioma de la raíz . [2] La rizosfera que involucra los poros del suelo contiene muchas bacterias y otros microorganismos que se alimentan de las células vegetales desprendidas, denominadas rizodeposición , [3] y las proteínas y los azúcares liberados por las raíces, denominados exudados de raíces . [4] Esta simbiosisconduce a interacciones más complejas, que influyen en el crecimiento de las plantas y la competencia por los recursos. Gran parte del ciclo de nutrientes y la supresión de enfermedades por los antibióticos requeridos por las plantas, ocurre inmediatamente adyacente a las raíces debido a los exudados de las raíces y los productos metabólicos de las comunidades simbióticas y patógenas de microorganismos. [5] La rizósfera también proporciona espacio para producir aleloquímicos para controlar a vecinos y parientes. [6]
El rizoplano se refiere a la superficie de la raíz, incluidas sus partículas de suelo asociadas. [7] El ciclo de retroalimentación planta-suelo y otros factores físicos que ocurren en la interfaz planta-raíz suelo son presiones selectivas importantes en las comunidades de esponjas de carbono del suelo y el crecimiento en la rizosfera y el rizoplano. [8]
Las raíces de las plantas pueden exudar del 20 al 40% de los azúcares y ácidos orgánicos: carbono fijado fotosintéticamente. [9] Los exudados de las raíces de las plantas, como los ácidos orgánicos , cambian la estructura química y las comunidades biológicas de la rizosfera en comparación con el suelo a granel o el suelo original. Las concentraciones de ácidos orgánicos y sacáridos afectan la capacidad de las comunidades biológicas para transportar fósforo, nitrógeno, [10] [11] potasio y agua a la cubierta de la raíz, [12] y la disponibilidad total de hierro para la planta y sus vecinos. [13]La capacidad de la raíz de la planta y sus microorganismos del suelo asociados para proporcionar proteínas de transporte específicas afecta la disponibilidad de hierro y otros minerales para ella y sus vecinos. Esto puede afectar la composición de la comunidad y su aptitud.
Los exudados de las raíces se presentan en forma de sustancias químicas liberadas en la rizosfera por las células de las raíces y los desechos celulares denominados "rizodeposición". Esta rizodeposición viene en varias formas de carbono orgánico y nitrógeno que proveen a las comunidades alrededor de las raíces de las plantas y afectan dramáticamente la química que rodea las raíces. [14] Los polisacáridos exo , como el poliglicólido (PGA), afectan la capacidad de las raíces para absorber agua al mantener la estabilidad física de la esponja de carbono del suelo y controlar el flujo de agua. [15] Por ejemplo, un estudio de campo de tomate mostró que los exopolisacáridos extraídos de la rizosfera eran diferentes (cantidades totales de azúcar y medidas infrarrojas medias) dependiendo de las variedades de tomate cultivadas,[16] y que en condiciones de déficit hídrico (riego limitado) el aumento en la producción de exopolisacáridos y la actividad microbiana afectó la retención de agua en el suelo y el rendimiento en campo del tomate. [17] En los exudados de raíces de cultivares de papa, los fenoles y las ligninas comprenden la mayor cantidad de compuestos que influyen en los iones, independientemente del lugar de cultivo; sin embargo, se encontró que la intensidad de los diferentes compuestos está influenciada por el suelo y las condiciones ambientales, lo que da como resultado una variación entre los compuestos de nitrógeno, ligninas, fenoles, carbohidratos y aminas . [18]
Sustancias químicas relacionadas con la alelopatía : flavonoles [19] carbohidratos y aplicación por pelos radiculares [20] fenoles [21] Vías alelopáticas positivas y definiciones de interacciones entre planta-planta y planta-microbio, [22] planta-microbio positivo en forma de resistencia [23]
Aunque va más allá del área de la rizosfera, es notable que algunas plantas secretan aleloquímicos de sus raíces que inhiben el crecimiento de otros organismos. Por ejemplo, la mostaza de ajo produce una sustancia química que se cree que previene la formación de mutualismos entre los árboles circundantes y las micorrizas en los bosques templados mésicos de América del Norte , donde es una especie invasora . [24]