The influence of roots on the chemical properties of the apoplast and the rhizosphere

Abstract

Chemické vlastnosti apoplastu a rhizosféry jsou zásadní pro vývoj a celkové zdraví rostliny. Apoplast zahrnuje prostor mimo plazmatickou membránu, včetně jeho obsahu jako je plyn, voda a rozpuštěné látky. Změny v jeho vlastnostech výrazně ovlivňují různé procesy. Jedním z nich je buněčný růst - prodloužení buněčných stěn závislé na pH. Rhizosféra je prostředí půdy v blízkosti a pod vlivem kořene. Je charakterizována abiotickými faktory, jako je přítomnost živin a toxických sloučenin. Také se jedná o prostor s vysokým zastoupením mikroorganismů. Rostliny mohou chemické vlastnosti apoplastu i rhizosféry výrazně ovlivňovat, aby zlepšily své podmínky pro růst. Tato práce shrnuje nejdůležitější mechanismy kořenů rostlin, které tyto chemické vlastnosti mění, se zaměřením na modelovou rostlinu Arabidopsis thaliana. Ukazuje, jak a kde jsou tyto mechanismy propojeny a jakým způsobem se vzájemně ovlivňují. Důraz je kladen na proces kořenového růstu a mechanismy zvyšování dostupnosti živin. Klíčová slova: apoplast, rhizosféra, H+ ATPáza, růst kořene, rhizodepozice, kořenové exsudáty, živiny, mikrobiom

Chemical properties of the apoplast and rhizosphere are crucial for plant development and its overall well-being. Apoplast includes space outside the plasma membrane and its content, such as gas, water, and solutes. Changes in apoplast properties significantly influence various processes. One of them is cellular growth - the pH-dependent extension of cell walls. The rhizosphere is the soil environment near and under the influence of roots. It is characterised by abiotic factors like the availability of nutrients and toxic compounds. It is also a space with a high representation of microbiome communities. Plants can significantly influence the chemical properties of both apoplast and rhizosphere to improve their growth conditions. This thesis summarises the most important mechanisms of plants' roots that change these chemical properties, focusing on the model plant Arabidopsis thaliana. It shows how and where these mechanisms intersect and in which way they influence each other. Emphasis is placed on the process of growth regulation and mechanisms of increasing nutrient availability. Keywords: apoplast, rhizosphere, H+ ATPase, root growth, rhizodeposition, root exudates, nutrients, microbiome