bioremed 1

Rhizodeposition
Berbagai macam senyawa karbon dilepaskan dari akar hidup ke tanah melalui beberapa mekanisme termasuk:
1. Pengeluaran berat molekul rendah, senyawa yang larut dalam air, glukosa, asam organic
2. Sekresi senyawa dengan berat molekul tinggi, polisakarida
3. Lysates dibebaskan dari sel-sel akar sloughed
4. Seperti gas CO2, ethylene dan hidrogen sianida.
DIFINISI The Rhizosphere: volume tanah dipengaruhi oleh kehadiran akar tanaman tumbuh.
Perubahan untuk tanah mungkin biologi, kimia atau fisik di alam dan ini definisi yang lebih luas berarti bahwa ukuran rizosfir juga telah meningkat dalam luasnya dari zona sempit memperluas beberapa <1-2 mm dari root, satu memperluas beberapa > 10-20 mm dalam kasus beberapa nutrisi selular dan air, atau untuk jarak yang lebih besar untuk senyawa atsiri dilepaskan dari akar.

Kimia perubahan yang mempengaruhi perolehan gizi
Aktivitas Root, maka, memiliki dampak langsung terhadap kimia tanah dan pada kemampuan tanaman untuk memperoleh nutrisi.
(1) konsentrasi ion
(2) pH
(3) Pengurangan / kondisi oksidasi
(4) kompleksasi logam
(5) aktivitas enzim.
Perubahan pH
Perubahan 0,5-1 unit telah sering dilaporkan dalam waktu 1-2 mm dari permukaan akar,walaupun ukuran dari perubahan tersebut seringkali sangat tergantung pada komponen lain dari lingkungan kimia tanah seperti P, Fe dan status Al. Asal-usul perubahan pH akar-dimediasi meliputi:
(1) imbalance kation / anion serapan oleh tanaman
(2) Pelepasan anion organik
(3) Root respirasi
(4) Microbial produksi asam dari eksudat akar.

Rhizosolution komposisi dan pengisian
Banyak faktor yang mempengaruhi konsentrasi ion dalam larutan dengan jarak dari akar termasuk kapasitas buffer untuk ion (terkait dengan jumlah dan jenis penyerapan situs), kelarutan garam lain, keseimbangan kimia dalam larutan tanah, kandungan air tanah , dan kapasitas penyerapan akar.
Melepaskan anion organik dan akar cluster
Kemampuan akar untuk melepaskan malat dan sitrat dan asam organik lainnya sebagai alat untuk mengurangi efek toksik, perubahan sifat kimia rizosfir; P solubilization Pelepasan anion organik dapat berkontribusi untuk pengasaman dari rizosfir melalui kompensasi untuk pelepasan muatan negatif bersih yang mereka mewakili (yaitu penembusan anion organik harus diimbangi oleh masuknya setara dengan penembusan OH-atau H +) tetapi, secara umum efeknya pada pH relatif kecil dengan efek dari anorganik kation / anion saldo tanaman
Melepaskan anion organik dan akar cluster

Pengeluaran dari anion organik dari akar disertai dengan meningkatnya aktivitas di akar malat dehydrogenase (Mdh) dan karboksilase phosphoenolpyruvate (PEPC) dengan fi xing beberapa terakhir 25-34% dari C diekskresikan sebagai sitrat dan malat oleh akar P-kekurangan dari lupine putih.

Aktivitas PEPC meningkat selama periode pertumbuhan akar kecil, pengeluaran sitrat tidak mulai sampai 1 hari setelah rootlets telah mencapai panjang maksimal, 4 hari setelah munculnya

Root respirasi
jumlah signifikan CO2 dilepaskan ke rizosfir oleh respirasi akar (biasanya beberapa 12-25% dari fotosintesis sehari-hari; dan rincian eksudat akar dan bahan lain dengan mikroba rizosfir.
CO2 ini kadang-kadang diasumsikan memiliki efek acidifying tetapi ada beberapa pengukuran untuk mempertahankan atau membantah klaim tersebut (Hinsinger et al., 2003).
Pada tanah berkapur, bahwa tanah dengan pH 8,3 pada tekanan ambien parsial CO2 atmosfer akan berkurang dengan pH 6,7 jika tekanan parsial CO2 meningkat hingga 100 mmol mol-1 (yaitu nilai-nilai biasanya ditemukan di tanah yang diduduki oleh akar massal ).
Perubahan kondisi redoks
The potensial redoks Eh (mV) adalah penting dalam dinamika elemen-elemen yang dapat terjadi pada keadaan oksidasi yang berbeda dalam tanah karena mereka mempengaruhi kelarutan dan maka ketersediaan untuk tanaman. Fe, Mn, dan logam berat lainnya Proses redoks dalam rizosfir yang sangat erat digabungkan dengan pH perubahan karena perubahan keadaan oksidasi unsur menyiratkan konsumsi atau produksi dari proton.
Eksudat akar dan phytosiderophores

Tanaman rilis berbagai eksudat dari akar, beberapa di antaranya menunjukkan kompleks atau pengkhelat properti dengan ion logam. Kompleks dapat dibentuk dengan berbagai nutrisi tanaman seperti Fe, Cu, Mn dan Zn dan dengan logam yang berbahaya seperti Pb dan Cd antara lain.

Identitas eksudat mampu memenuhi peran dalam jumlah signifikan cant belum tertentu, tetapi beberapa dari anion organik sederhana dikenal untuk memenuhi fungsi ini serta meningkatkan ketersediaan P.
Eksudat akar dan phytosiderophores

Akar dari Gramineae menanggapi ciency Fe defi oleh pelepasan asam amino non-proteinogenic ---- phytosiderophore, seperti asam mugineic dan turunannya, yang efektif dalam memobilisasi + Fe3 oleh chelation dari sedikit senyawa anorganik larut Fe3 +
Phytosiderophore rilis dari akar kuno Fe-suffi (+ Fe) dan kuno Fe-defi (-Fe) bibit Graminaceae
spesies yang berbeda dalam tanggapan mereka terhadap klorosis kapur-induced
Eksudat akar dan phytosiderophores
• Phytochelatin

Logam berat mengikat peptida

Phytochelatins dari rumus [umum Glu (-Cys)]-Gly (n = 2 ... 11) adalah komponen-logam berat-detoksifikasi utama dalam kerajaan tanaman.

The phytochelatins dapat dilihat sebagai polimer linier dari porsi ry-glutamylcysteine (y-Glu-Cys) dari glutathione
Aktivitas Enzim

Akar dan mikroba merilis berbagai enzim ke dalam tanah untuk membantu perolehan nutrisi.

- enzim fosfatase asam
- fitase (inositol fosfat)





Phyotoremediation Technologies
Phytoextraction
Phytoextraction berhubungan dengan penyerapan logam berat oleh akar dan mereka translokasi dalam tanaman. Eksudat kaya organik control pH dalam mikro dari sistem akar, menciptakan kondisi yang sesuai untuk penyerapan berkepanjangan logam oleh akar, berikut logam penetrasi ke dalam sel akar
Efektif penggunaan teknologi phytoextraction dalam remediasi tanah yang terkontaminasi oleh kadmium, nikel, seng, arsenik, selenium, dan tembaga.
Efisiensi phytoextraction ditentukan oleh dua faktor:
1. Faktor akumulasi, menunjukkan rasio konsentrasi logam di organ tanaman (pucuk, akar) dan dalam tanah.
2. Biomassa tanaman musiman dapat dipanen.
Strategi: a. Cepat tumbuh dan tinggi biomassa
b. Tinggi tingkat akumulasi
Tumbuhan Hiperakumulator untuk Fitoekstraksi
Kadmium (Cd) Tanah
• Kontaminasi Cd dari pertambangan atau peleburan metal ke sawah
menimbulkan renal proximal tubular dysfunction, kandungan Cd dalam butiran beras meningkat (> 0,4 mg.kg-1).
• Biaya remediasi dengan penggantian tanah memerlukan biaya $2,500,000 ha-1.
• Fitoremediasi dengan hiperakumulator memerlukan biaya hanya sekitar 1 % dari biaya di atas.
Hiperakumulator tanaman biasanya mengandung> 100 mg Cd kg-1,> Ni 1000 mg / kg atau> 10.000 mg Zn kg -1 pada jaringan daun mereka (berat kering).
Kebanyakan tanaman menderita keracunan dan pengurangan hasil pengalaman ketika daun yang mengandung 400-500 mg Zn kg-1 atau Ni 50-100 mg / kg.
Ada sekitar 400 taksa diidentifikasi sebagai hiperakumulator, kebanyakan nikel.
Thlaspi caerulescens
• Dapat mengakumulasi Zn dan Cd masing-masing sampai 3% dan 0.1% berat kering pucuk tanpa mengurangi hasil biomassa.
• Kemampuan akumulasi bervariasi antar populasi tanaman dan dipengaruhi sifat fisika dan kimia tanah
• T. caerulescens tidak menghindari daerah terkena polusi logam tersebut justru tumbuh pada tempat tersebut.---- Kandungan logam mempengaruhi penyebaran dan morfologi akar.
Thlaspi caerulescens
• Respon spesifik terhadap Cd dan Zn, tidak terhadap Pb.
• Spesifisitas dan distribusi akar sangat menentukan efisiensi pengambilan akar

Thlaspi caerulescens
• Mekanisme absorsi
Tidak dengan asidifikasi rizosfer dan eksudasi akar
Itu, sistem root padat denda caerulescens Thlaspi memberikan tanaman
akses ke volume tanah yang lebih dalam rhizocylinder (tanah dalam permukaan akar rambut distancefrom root). Luas permukaan akar Tinggi digabungkan dengan cepat serapan Cd dan Zn memungkinkan spesies ini mencapai hyperaccumulation diperlukan untuk phytoextraction.
• Genotipe dan akumulasi
• pH

Fitoekstaksi Diperkuat
• Beberapa logam, seperti Cd, Ni, Zn, As, Se, Cu, tersedia secara biologi (bioavailable) untuk tumbuhan dan beberapa bioavailability-nya rendah seperti Pb, Cr, dan U.
• Ada dua pendekatan dalam fitoekstrasi :
a. kontinyu : tanaman hiperakumulator, akumulasi logam sangat banyak di bagian pucuk.
Hyperaccumulators juga kebanyakan lambat tumbuh, spesies yang memproduksi biomas rendah, tidak memiliki karakteristik agronomi yang baik
b. diperkuat dengan kimia
• Tanaman dapat mengatur kelarutan logam dengan pengasaman dari rizosfir karena ekstrusi H + dari akar dan memancarkan pengkhelat mereka sendiri
agen, phytosiderophores dan asam organik, misalnya asam malat dan sitrat.
• Bahan (agen) pengkelat : EDTA

Sebagian besar agen chelating penting diuji untuk meningkatkan phytoextraction logam dari tanah dan stabilitas mereka konstan pembentukan kompleks (log K pada T 20-25 oC dan kekuatan ion 0,1-1,0) untuk Pb bioavailable rendah, Cr dan U dalam tanah, dan mudah tersedia Fe dan Ca

• Efisiensi Fitoekstraksi Diperkuat
Efisiensi phytoextraction ditentukan oleh dua faktor kunci:
a) produksi biomassa, dan
b) faktor biokonsentrasi logam.
Faktor biokonsentrasi didefinisikan sebagai rasio konsentrasi logam di pabrik menembak untuk konsentrasi logam di tanah.