A rizosfera é o pequeno volume de solo ao redor das raízes. Lá, ocorrem interações complexas entre plantas e organismos que estão em estreita associação com a raiz.
Na rizosfera, as raízes liberam compostos como exsudatos e mucilagens solúveis em água, materiais e enzimas insolúveis e células mortas da raiz. Esse processo, chamado de rizodeposição, afeta a capacidade das raízes das plantas de extrair água e nutrientes do solo.
Como na maioria dos processos do solo, é difícil medir diretamente os padrões de distribuição espaço-temporal dos rizomas ao redor de um sistema radicular.
Magdalena Landl de Forschungszentrum Jülich faz parte de uma equipe de pesquisadores que desenvolveu uma nova abordagem de modelo para calcular os padrões de distribuição espaço-temporal de rizodepósitos em torno de sistemas radiculares em crescimento. Os autores criaram um modelo de rizodeposição e o associaram ao modelo de arquitetura raiz 3D existente CPlantBox.
De acordo com o artigo recentemente publicado pela in silico Plantas, o modelo de rizodeposição incluiu fatores que controlam a propagação de rizodepósitos no solo, como liberação de rizodepósitos das raízes, difusão de rizodepósitos no solo, sorção de rizodepósitos para partículas do solo e degradação de rizodepósitos por microorganismos.
“Foi importante incorporar a modelagem 3D porque queríamos identificar se e onde surgem manchas de alta concentração de rizomas ao redor de um sistema radicular 3D complexo. Esses pontos críticos influenciam significativamente os processos da rizosfera”, disse Landl.
Eles então realizaram simulações para os dois rizodepósitos mucilagem e citrato para fava (Vicia faba) para avaliar o impacto de uma complexa arquitetura radicular sobre os padrões de distribuição espaço-temporal dos rizodepósitos.
Os autores primeiro confirmaram que o modelo foi capaz de determinar com precisão a distribuição e as concentrações de citrato e mucilagem na rizosfera em comparação com os valores medidos publicados. O resultado do modelo permitiu avaliar os efeitos das características da arquitetura radicular, como taxa de crescimento radicular e densidade de ramificação em rizodepósitos. Eles então analisaram pontos de acesso.
A análise mostrou que a ramificação fez com que as rizosferas de raízes individuais se sobrepusessem, resultando em um aumento no volume de zonas quentes de rizodepósitos. Os volumes dos pontos quentes ao redor das raízes foram máximos em taxas intermediárias de crescimento radicular. A ramificação das raízes permitiu que as rizosferas das raízes individuais se sobrepusessem, resultando em um aumento no volume das zonas quentes dos rizodepósitos.
Os mapas de distância mostraram que o volume de solo próximo a um hotspot continuou a aumentar durante o período simulado de 20 dias. A análise da duração do hotspot mostrou que os hotspots de rizodepósitos de longa duração ocorreram principalmente na parte do sistema radicular onde ocorre a ramificação e onde as zonas de rizodeposição sobrepostas são, portanto, mais frequentes.
De acordo com Landl, “este modelo nos permitiu avaliar os efeitos das características da arquitetura radicular, como taxa de crescimento radicular e densidade de ramificação, no desenvolvimento de zonas hotspot de rizodepósitos. No futuro, planejamos integrar nosso modelo em um modelo 3D multicomponente de transporte de soluto e raiz para incluir o transporte de água e nutrientes no solo. Esses fatores afetam fortemente os rizodepósitos”.
ARTIGO DE PESQUISA:
Landl, M., Haupenthal, A., Leitner, D., Kroener, E., Vetterlein, D., Bol, R., Vereecken, H., Vanderborght, J., & Schnepf, A. (2021). Simulação de padrões de rizodeposição em torno de sistemas radiculares em crescimento e exsudação. Em in silico Plants. Imprensa da Universidade de Oxford (OUP). https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diab028
Este manuscrito faz parte do in silico Plant's Edição especial do Functional Structural Plant Model.
