שורשים והשפעתם על הריזוספרה
שורשים והשפעתם על הריזוספרה
לעומת המחקרים הרבים העוסקים בחלקים העל-קרקעיים של הצמח, מעטים המחקרים על החיים שמתחת לקרקע.
ידוע אמנם לכל שתפקיד השורש הוא לשמש תמיכה לצמח באדמה, כדי שהוא יוכל לגדול, להתרחב ולהתפשט כלפי מעלה. השורש סופח מים ומינרלים מהקרקע ומעביר אותם לחלקים העל-קרקעיים של הצמח.
מחקרים שנערכים בעשרים השנים האחרונות מראים שהשורש יכול לייצר מרכיבים, לאגור, לפזר מסביבו מרכיבים המושכים או דוחים אורגניזמים המצויים בסביבתו, ולהשפיע על הסביבה המקיפה את מערכת השורשים (1).
המרכיבים הרבים המופרשים אל האדמה מיוצרים על ידי השורש ובנוסף או אולי בעיקר על ידי האנדופיטים השוכנים בתוכו.
באמצעות המרכיבים השורש מווסת את אוכלוסיית החיידקים בסביבה הקרובה, מעודד חיידקים סימביוטיים, דוחה את אלה שאוכלים אותו, משנה את התכונות הכימיות והפיזיקליות של הקרקע, ומעכב צמיחה של צמחים מתחרים (2)
השורשים מייצרים חומצות אמינו, חומצות אורגניות, פוליפנולים שונים, מוצילג, פוליסכרידים וחלבונים (1).
מערכת השורשים של כל צמח צריכה להתחרות עם שורשים של צמחים נוספים הנמצאים בסביבה, על המים, המינרלים ועל חומרי המזון. הם צריכים להתחרות גם עם החיידקים, הפטריות והחרקים שניזונים מחומרים אורגניים המצויים באדמה (3). ישנם חיידקים שהשורש מייצר אתם יחסים חיוביים, סימביוטיים, כגון אלה הקושרים חנקן. עם אחרים כגון, צמחים טפילים, פטריות וחיידקים פתוגניים הוא מייצר יחסים שליליים (1).
הישרדות של כל צמח בסביבה שלו תלויה ביכולת שלו להבחין בשינויים החלים בקרבתו, ובתגובה המאפשרת לו להסתגל למצב החדש. השורש מגיב בייצור מרכיבים להגנה על עצמו, והם עלולים להיות חיוביים או שליליים למי שנמצא בקרבתו. בעזרת האנדופיטים שבתוכו הוא יכול לייצר מרכיבים אנטי בקטריאליים ואנטי פטרייתיים, או מרכיבים המדכאים צמיחה של שורש הגדל בסביבתו (1). יש לכך חשיבות רבה גם בחקלאות. לדוגמא, צמחים טפילים עלולים לשלוח שורשים לתוך גידולים של תירס, דוחן, סורגום ואורז, ולגזול מהם את המים, המינרלים וחומרי מזון אורגניים (1).
תקשורת בין השורש והחיידקים.
תאי השורש העדינים מצויים תחת מתקפה מתמדת של מיקרואורגניזמים פתוגניים. ההישרדות שלהם תלויה במלחמה כימית תת-קרקעית, המתווכת על ידי ייצור ושחרור של פיטואליקסינים וחלבונים מגינים (4). רוב המרכיבים הכימיים שהשורשים מייצרים אינם מוכרים עדיין. מחקרים שיבדקו את המרכיבים המופרשים על ידי שורשים עשויים למצוא מרכיבים חדשים, ביניהם בעלי פעילות אנטי מיקרוביאלית.
לדוגמא, כאשר הפעילו על שורשים של Ocimum basilicum בתרבית רקמה, מיצוי מדופן תא של פטריות, התחילו תאי השורש לייצר חומצה רוזמרינית (5). החומצה הראתה פעילות אנטי בקטריאלית חזקה נגד חיידקים החיים בקרקע, ביניהם Pseudomonas aeruginosa (5).
צמחים נוספים ייצרו נפתוקינונים צבעוניים אחרי גירוי על ידי פטריות, וגם הם הראו פעילות אנטי מיקרוביאלית יעילה מאד (1).
ניתן ללמוד מזה על החשיבות הגדולה שיש למרכיבים המיוצרים על ידי שורשים של צמחים כהגנה על הסביבה הקרובה שלהם (1).
ישנם חיידקים גרם-חיוביים וגרם-שליליים שיש להם תקשורת בין תאים באמצעות מולקולות איתות. זוהי תופעה המכונה quorum sensing. אצל חיידקים גרם-שליליים מולקולות האיתות הן acylated homo-serlactones (1),
אצל חיידקים גרם-חיוביים מולקולות האיתות הן פפטידים (1).
נראה שמרכיבים המופרשים מהשורשים לסביבתם הקרובה מתערבים בחישת הקוורום של חיידקים, במנגנון של חיקוי של מולקולות האיתות (1).
השפעת השורשים על הרכב הקרקע
מרכיבים אורגניים ואי אורגניים רבים מופרשים מהצמח לקרקע במהלך הגידול וההתפתחות של הצמחים. הם גורמים לשינויים ביוכימיים בהרכב הקרקע (1). השורש מפריש חומרים שמאפשרים את ההיאחזות שלו בקרקע, מרכיבים המוסיפים לחות ומונעים התייבשות של השורש, וכן כאלה המייצבים חלקיקים קטנים של האדמה (1). חומר רירי מקצה השורש מופרש באופן קבוע לאדמה.
צמחים שגדלים באזורים יבשים שומרים על לחות הקרקע בסביבתם באמצעות מרכיבים שהם מייצרים. הלחות מסביב לשורשים יותר גדולה בשעות הבוקר המוקדמות מאשר בשעות הצהרים (1). זה מאפשר כנראה לשורשים להתפשט ולהרחיב את ההיאחזות שלהם בקרקע.
הידע על הקשר בין השורש והקרקע מצומצם ודורש עבודות מחקר רבות. ממה שנלמד עד עכשיו מתברר שהשורש ממלא תפקיד אקטיבי בקיום הקשר בינו ובין הקרקע. על יד שינוי ההרכב הביוכימי של הקרקע שבסביבתו הקרובה כך שיתאים לצרכיו, הוא מאפשר את הגידול וההישרדות שלו (1).
למרות שמיקרואורגניזמים רבים חיים בקרקע, רק מעטים פיתחו את היכולת להיות פתוגניים לצמחים. החלקים העל-קרקעיים של הצמח סובלים בהרבה יותר ממיקרואורגניזמים ומחרקים. הסיבה היא כנראה המרכיבים האנטי מיקרוביאליים שהשורש מייצר כדי לשרוד.
מקורות
1. Walker TS. Bais HP. Grotewold E. and Vivanco JM. Root Exudation and Rhizosphere Biology, Plant Physiology 2003 Vol 132
2. Nardi S. Concheri G. Pizzeghello D. et al. Soil organic matter mobilization by root exudates. Chemosphere, 2000, 5;653-658.
3. Russell RS. Sanderson I. Nutrient uptake by different parts of the intact roots of plants. J. Exp. Bot. 1967, 18: 401-508.
4. Flores HE. Pickard JJ. Hoy MW. Production of polyacetylenes and thiophenes in heterotrophic and photosynthetic root cultures of Asteraceae. Biol. Mol. 1988, 7:233-254.
5. Bais HP. Walker TS. Schweizer HP. Vivanco JM. Root specific elicitation and
6. antimicrobial activity of rosmarinic acid in hairy root cultures of sweet basil. Plant Physiol. 2002b 40: 983-995.
