Rhizosphère

Définition

Une rhizosphère est le volume sédimentaire où la croissance des micro-organismes est directement influencée par l'activité des racines et des rhizomes, souvent par l'échange de composés avec les plantes. La rhizosphère est la partie du substrat immédiatement au contact des racines vivantes et elle est sous l'influence directe de ces dernières. Les radicelles des racines forment le chevelu racinaire.

Phyllosphère et rhizosphère :

La rhizosphère désigne les micro-organismes ayant pour habitat les parties souterraines (sous-sol) de plantes, dans la zone racinaire. Ceux aériens (hors-sol) forment la phyllosphère.

Explications

La rhizosphère est ainsi la partie du sol en contact avec les racines ou qui en subit l'influence. Cette zone comprend la majorité des organismes du sol car ils bénéficient des exsudats racinaires. La partie hors-sol est une phyllosphère. Voir aussi la mycorhizosphère.

Les champignons et bactéries en interactions avec la rhizosphère forment une symbiose avec les racines des plantes qui favorisent l'apport en éléments nutritifs, la tolérance au gel et à la protection contre les agents pathogènes. Connu sous le nom de mycorhizes, elle constitue des réseaux physiques de communication qui permettent un mouvement de nutriments entre les micro-organismes et les plantes, et même parmi les plantes avec présence de mycéliums obligatoires.

Un exemple de rhizosphère efficace est formé par les mycorhizes entre Vicia faba (une légumineuse produisant des fèves) et glomus intraradices, par l'intermédiaire des réseaux mycéliens (constitué du mycète Rhizophagus irregularis) qui établissent un pont de communication entre les plantes, ce qui permet aux plantes qui ont été attaqués par les pucerons d'envoyer des signaux pour empêcher les plantes voisines qui ne l'ont pas été de se protéger chimiquement.

La rhizosphère contient de nombreuses bactéries qui se nourrissent de cellules végétales élastiques, appelées rhizodéposition, et les protéines et les sucres sont libérés par les racines. Les protozoaires et les Nématodes qui paissent sur les bactéries sont également plus abondants dans la rhizosphère. Ainsi, une grande partie du cycle des nutriments et de la suppression des maladies (pathogénie) nécessaire aux plantes survient immédiatement à côté des racines.

La rhizosphère constitue un microbiome racinaire, ne s'étendant généralement guère au delà de 10 à 20 de la racine.

Il faut noter que les bactéries fixant l'azote dans la rhizosphère de certaines plantes, comme le riz, présentent des cycles diurnes qui imitent le comportement des plantes et tendent à fournir plus d'azote à fixer pendant les stades de croissance lorsque la plante présente une forte demande d'azote (nitrates).

Bien que cela dépasse la zone de la rhizosphère, il faut noter que certaines plantes sécrètent des substances allélopathiques provenant de leurs racines qui inhibent la croissance d'autres organismes et empêchent les mycorhizes.

⭐ Le ZnPS (Zn-phytosidérophores) possède une plus grande capacité à complexer le Zn et à améliorer sa mobilité dans la rhizosphère et l'apoplaste racinaire. Le ZnPS a des confirmations structurelles similaires à celles du FePS et un mécanisme de régulation similaire pour la biosynthèse et/ou la libération de PS sous déficit en Zn et Fe; toutefois; la stabilité du FePS est beaucoup plus élevée que celle du ZnPS.

Microbiome rhizosphérique

La région située entre le système racinaire d'une plante et le sol qui l'entoure est connue sous le nom de rhizosphère. Le microbiome de la rhizosphère, composé de tous les microbes qui y vivent, est un écosystème microbien complexe qui soutient la biosphère terrestre. Les archées, les bactéries, les champignons, les picoeucaryotes et les virus ne sont que quelques-unes des espèces microbiennes qui interagissent directement avec leurs plantes hôtes dans ce système biologique complexe.

Une approche multiomique intégrée peut être utilisée pour révéler la composition du microbiome rhizosphérique grâce aux amplicons ribosomiques 16S et à la métagénomique. Les caractéristiques fonctionnelles du microbiome à travers la métatranscriptomique, la métaprotéomique, la transcriptomique et la protéomique, ainsi que le réseau de signalisation au sein de la rhizosphère permettent la complexité de la rhizosphère.

Un certain nombre d'outils et de logiciels bioinformatiques sont disponibles pour l'analyse statistique et la visualisation des données omiques. Des flux de travail bioinformatiques spécifiques pour couvrir les grands génomes eucaryotes contournent les contraintes de ressources sur les bases de données génomiques sont essentiels pour comprendre la diversité du microbiome de la rhizosphère.

Processus rhizosphérique

Les macrophytes vasculaires libèrent de l'oxygène à partir de leurs racines, la quantité dépendant de l'espèce, de l'heure de la journée, de la saison et de l'état de la plante. Le transport vers le bas de l'oxygène est essentiel pour une respiration normale des racines et des poils absorbants et pour surmonter une anaérobiose potentielle dans les sédiments réduits.

Parmi les quelques espèces examinées, les taxons lotiques semblent libérer moins d'oxygène que les taxons lacustres ou humides. Le rôle des types de plantes et de la morphologie présents dans les cours d'eau peut être important chez les Hydrocharitacées. Les formes isoétes (rapports racines/pousses plus élevés, par exemple Vallisneria) semblent transmettre plus d'oxygène aux sédiments que les formes élodées (rapports racines/pousses inférieurs, par exemple certaines espèces de Potamogeton).

Les plantes connues pour tirer la plupart des besoins en phosphore des sédiments, comme Vallisneria americana, qui est commune dans les eaux lotiques et lentiques, ont tendance à libérer plus d'oxygène que les taxons qui devraient satisfaire la plupart des besoins en phosphore des eaux de surface.

L'oxygène libéré affecte le potentiel d'oxydoréduction des sédiments, le pH, ainsi que la forme et la rétention des nutriments et des métaux. La libération d'oxygène dans les sédiments anaérobies favorise la précipitation du fer et du manganèse, l'oxydation des sulfates, la coprécipitation du phosphore, la nitrification et la dénitrification et peut aider au métabolisme microbien aérobie des matières organiques particulaires et dissoutes. L'oxydation de la matière organique augmente encore la quantité de phosphore et d'azote dissous disponible pour l'absorption par les plantes. L'étendue de la libération d'oxygène sur la chimie interstitielle, cependant, semble dépendre de la fertilité des sédiments et peut être minime à indétectable, sauf pour les microzones entourant les racines dans des sédiments très réduits.

La libération d'oxygène peut également faciliter l'absorption de dioxyde de carbone (CO₂) par les racines; cependant, on s'attend à ce que peu de macrophytes (principalement des formes isoétides) présentent une absorption nette de dioxyde de carbone à partir des sédiments. Les espèces submergées peuvent utiliser plus de dioxyde de carbone interstitiel que les taxons émergents en raison des différences dans les systèmes vasculaires. De nombreux macrophytes aquatiques ont la capacité d'utiliser du bicarbonate (HCO₃^-) ainsi que du dioxyde de carbone, mais l'absorption du bicarbonate par les systèmes racinaires n'est pas bien connue. Les distributions de plusieurs macrophytes ont été liées à l'alcalinité des eaux de surface (par exemple, Justicia americana, genre Justicia), mais la même espèce peut être présente dans les systèmes à faible alcalinité s'il existe une source souterraine de carbonate de calcium (CaCO₃).

De nombreux macrophytes aquatiques sont connus pour générer suffisamment de transport d'eau vers le haut à travers leurs systèmes racinaires pour répondre aux besoins en nutriments si les nutriments et les ions sont séquestrés des sédiments. La plupart des macrophytes aquatiques absorbent préférentiellement le phosphore sous forme de SRP et l'azote sous forme d'ammonium. Bien que la libération d'oxygène puisse réduire la disponibilité du SRP, de l'ammonium et de certains ions, l'oxygène peut également faciliter l'absorption des nutriments par les racines. Par exemple, il a été démontré que les racines de Vallisneria americana abritent des champignons mycorhiziens symbiotiques aérobies qui améliorent l'absorption du phosphate et aident à la croissance des plantes. Les interactions racines–bactéries–mycorhizes sont bien connues pour les écosystèmes terrestres et pour les plantes des zones humides, mais ont rarement été étudiées dans les écosystèmes lotiques. L'absorption de macrophytes aquatiques peut réduire considérablement les concentrations de phosphore et d'azote dans les sédiments des lacs et des zones humides, les libérant dans les eaux de surface par lessivage et sénescence des plantes.

Historiquement, les dépôts de matière organique et la diffusion des nutriments (parfois aidés par la bioturbation) ont été jugés suffisants pour remplacer le phosphore, l'azote et les ions perdus des sédiments par l'absorption des macrophytes. Les scientifiques ont toutefois noté qu'une plus grande production de macrophytes intervient dans les zones d'advection (mouvement advectif) des eaux de surface ou des eaux souterraines à travers les sédiments du fond des lacs, en particulier là où les concentrations de nutriments dans les eaux de surface peuvent être limitées. Les effets du flux de nutriments sur la rhizosphère des macrophytes lotiques via l'écoulement souterrain n'ont pas encore été examinés en profondeur. D'après les discussions antérieures, cependant, le potentiel de renouvellement de l'eau relativement rapide pourrait probablement surmonter rapidement les pertes grâce à l'absorption.

⭐ La tolérance induite par les rhizobactéries tolérantes au sel (bactérisation) dans le blé (Triticum aestivum) et la diversité chimique dans la rhizosphère améliorent la croissance des plantes.

En rapport avec "rhizosphère"

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