Chapter 1
Rhizosphere: Niche for Microbial
Rejuvenation and Biodegradation
of Pollutants
M. Gomathy, K. G. Sabarinathan, K. S. Subramanian, K. Ananthi,
V. Kalaiyarasi, M. Jeyshri, and Pranab Dutta
Contents
1.1
Rhizosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2
Niche for Rejuvenation of Soil Microorganisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3
Shaping the Rhizospheric Microbiome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4
Plant Physiological Effects on Rhizosphere Enzyme Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5
Role of Enzymes and Plant Growth Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6
Common Source of Pollutants in Soil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.7
Biological Degradation of Pollutants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.7.1 Principles of Bioremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.8
Microorganisms and Pollutants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.8.1 Degradation of Pesticides by Rhizospheric Microbes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.8.2 Dyes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.8.3 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.8.4 Microbial Detoxification of Heavy Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.8.5 Phytoremediation of Heavy Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.9
Mycoremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.10 Cyanoremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.11 Factors Affecting Bioremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.12 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Abstract Several research works have been carried out in the rhizosphere that gives
a clear picture and better understanding of the rhizospheric microbes that avid the
research interests of many scientists. Rhizosphere was found to be the better
environment and hotspot for the microbes for rejuvenation as it is rich in nutrients
needed for the microbial growth. Among the nutrients, root exudates influence the
M. Gomathy (*) · K. G. Sabarinathan · K. S. Subramanian · K. Ananthi · V. Kalaiyarasi ·
M. Jeyshri
Tamil Nadu Agricultural University, Agricultural College & Research Institute, Killikulam,
Vallanadu, Tamil Nadu, India
P. Dutta
Central Agricultural University, Umiam, Meghalaya, India
© The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2021
D. G. Panpatte, Y. K. Jhala (eds.), Microbial Rejuvenation of Polluted Environment,
Microorganisms for Sustainability 25, https://doi.org/10.1007/978-981-15-7447-4_1
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Rhizosphere: Niche for Microbial
Rejuvenation and Biodegradation
of Pollutants
M. Gomathy, K. G. Sabarinathan, K. S. Subramanian, K. Ananthi,
V. Kalaiyarasi, M. Jeyshri, and Pranab Dutta
Contents
1.1
Rhizosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2
Niche for Rejuvenation of Soil Microorganisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3
Shaping the Rhizospheric Microbiome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4
Plant Physiological Effects on Rhizosphere Enzyme Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5
Role of Enzymes and Plant Growth Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6
Common Source of Pollutants in Soil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.7
Biological Degradation of Pollutants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.7.1 Principles of Bioremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
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Microorganisms and Pollutants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.8.1 Degradation of Pesticides by Rhizospheric Microbes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.8.2 Dyes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.8.3 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.8.4 Microbial Detoxification of Heavy Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.8.5 Phytoremediation of Heavy Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.9
Mycoremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.10 Cyanoremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.11 Factors Affecting Bioremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.12 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Abstract Several research works have been carried out in the rhizosphere that gives
a clear picture and better understanding of the rhizospheric microbes that avid the
research interests of many scientists. Rhizosphere was found to be the better
environment and hotspot for the microbes for rejuvenation as it is rich in nutrients
needed for the microbial growth. Among the nutrients, root exudates influence the
M. Gomathy (*) · K. G. Sabarinathan · K. S. Subramanian · K. Ananthi · V. Kalaiyarasi ·
M. Jeyshri
Tamil Nadu Agricultural University, Agricultural College & Research Institute, Killikulam,
Vallanadu, Tamil Nadu, India
P. Dutta
Central Agricultural University, Umiam, Meghalaya, India
© The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2021
D. G. Panpatte, Y. K. Jhala (eds.), Microbial Rejuvenation of Polluted Environment,
Microorganisms for Sustainability 25, https://doi.org/10.1007/978-981-15-7447-4_1
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