Visualisation of oxidizing power of rice roots and of possible participation of bacteria in iron deposition

Authors


Abstract

The oxidizing power of rice roots was observed in narrow transparent root boxes containing different media. Plants precultivated in nutrient solution were embedded in semisolid agar medium to observe oxidation of ferrous iron cations and leuco methylene blue as well as solubilization of ferrous sulfide. In the presence of ferrous sulfate reddish brown coloration due to formation of ferric oxide/hydroxide was observed around the roots and on the root surface during one day of incubation. When agar medium blackened by ferrous sulfide was used, the root zone became transparent. Within a few hours leuco methylene blue was oxidized to methylene blue on and near the roots. Furthermore, seedlings were grown in agar medium containing ferrous sulfide inoculated with soil filtrate. Besides diffuse ferric iron precipitation, iron was also deposited on spherically shaped structures in the rhizosphere and near the agar surface as well as in slimy layers appearing on the root surface. The spherical structures and slimy layers were obviously bacterial colonies extending with time. As the roots grew old, parts of them turned black. In the rhizosphere, black spots occurred resembling colonies of sulfate-reducing bacteria. Rice was also grown in sand supplemented with nutrients and iron sulfide. While root growth was straight in agar, it was twisted in the sand medium. Again, heavy ferric iron deposition occurred on the root surface. On older root parts the lateral roots became blackish. The results suggest participation of bacteria in ferric iron deposition in the rhizosphere of rice.

Abstract

Sichtbarmachung der Oxidationskraft von Reiswurzeln in verschiedenen Medien und der eventuellen Beteiligung von Bakterien bei der Eisendeposition

Die Oxidationskraft von Reiswurzeln wurde in durchsichtigen schmalen Gefäßen untersucht, die mit verschiedenen Substraten gefüllt waren. Zunächst wurden in Nährlösung vorkultivierte Reispflanzen in Weichagar eingebettet, wobei die Oxidation von Eisen (II)-kationen und Leucome-thylenblau sowie die Auflösung eines Eisensulfidniederschlags beobachtet wurde. Enthielt das Agarmedium Eisen(II)sulfat verfärbte sich die Wurzeloberfläche und die Wurzelumgebung auf Grund der Bildung von Eisen(III)oxid/hydroxid innerhalb eines Tages rotbraun. Wenn das Agarmedium durch Eisensulfid geschwärzt war, wurde die Wurzelumgebung durchsichtig. Leucomethylenblau wurde innerhalb weniger Stunden an und nahe den Wurzeln zu Methylenblau oxidiert. Sodann wurden Reissämlinge in feinverteiltes Eisensulfid enthaltendem und mit Nährstoffen versehenem Agarmedium kultiviert, das mit Bodenfiltrat beimpft war. Neben einem diffusen Niederschlag von Eisen(III)-oxid/hydroxid an den Wurzeln wurde auch eine Deposition von Eisen(III)-oxid/hydroxid an rundlichen Gebilden, die sich in der Rhizosphäre und an der Agaroberfläche entwickelten und an einer die Wurzeln umgebenden Schleimschicht beobachtet. Bei den rundlichen Gebilden und den Schleimschichten, die sich mit der Zeit vergrößerten, handelte es sich wahrscheinlich um Bakterienkolonien. Später färbten sich einzelne Wurzelteile schwarz. Auch in der Rhizosphäre traten schwarze Flecken auf, die Kolonien von Sulfatreduzierern glichen. Weiterhin wurde Reis in Sand, der mit einer Nährlösung getränkt und mit Eisensulfid versehen war, kultiviert. Im Gegensatz zu den in Agar und Nährlösung angezogenen Pflanzen mit geraden Wurzeln waren die in Sand wachsenden Wurzeln gewunden. Auch hier konnte an den Wurzeln ein starker Eisen(III)-Niederschlag und eine spätere Schwärzung der Seitenwurzeln beobachtet werden. Die Ergebnisse weisen auf eine Beteiligung von Bakterien an der Eisenoxidation in der Reisrhizosphäre hin.

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