根际微生物研究进展_陆雅海

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1、土壤(Soils),2006,38(2):113~121①根际微生物研究进展陆雅海，张福锁（中国农业大学资源与环境学院，北京100094）摘要：根际是土壤-植物生态系统物质交换的活跃界面。植物作为第一生产者同化大气CO2，将部分光合产物转运至地下，激发土壤微生物的生长和新陈代谢；土壤微生物则将有机态养分转化成无机形态，利于植物吸收利用。这个植物-微生物的互作关系维系和主宰着陆地生态系统的功能。自从100年前德国科学家LorenzHiltner提出根际概念以来，根际研究方兴未艾，研究内容不断得以丰富和发展。近年来，随着分子生物技术在土壤环境领域的应用，根际微生物研究

2、出现快速发展的趋势。本文根据2004年在慕尼黑召开的第一届国际根际大会交流内容、结合近年来国际上报道的研究动向，对根际微生物研究方法、根际微生物生物多样性和生态功能、转基因生物的环境安全和根际微生物生物修复技术等内容作一综述。期望我国的根际微生物研究能在基础和应用领域得到快速发展。关键词：根际；微生物生态；GMOs；根际生物修复；16SrRNA；18SrRNA中图分类号：S154.31904年，德国微生物学家LorenzHiltner提出微生物实际上从没有得到过培养，这些未培养的微了根际概念，他将根际定义为根系周围、受根系生生物与已培养的种群在系统发育上存在很大差

3、[2]长影响的土体。100多年来，根际研究方兴未艾，距。根际与其他生境一样，用分子生态方法证明根际概念也不断得以丰富和完善。为纪念根际概念根际微生物不仅具有丰富的多样性，而且含有大量[3]诞生100周年，亦为交流根际研究的最新进展，2004未培养的微生物种群。但是尽管在包括根际在内年9月在Hiltner的故乡、也是他曾工作多年的城的不同生境中发现了大量未培养微生物，对这些微市─慕尼黑召开了第一届国际根际大会。450多位生物在环境中的功能目前仍了解很少。大部分根际国际根际研究专家参加了会议，会议分成16个分过程的微生物学机理尚不清楚。深入理解根际微生会，共有113个

4、会议报告和308个墙报展示。微物生化过程和植物-微生物相互作用的机理仍然是生物是整个会议交流的重点，共有9个分会、69根际微生物工作所面临的重大挑战。近年来分子生篇会议报告和192篇墙报报告微生物的研究进展，态方法已取得了-系列新的突破性进展，这些新方法分别占总数的56%、61%和62%。现根据会议交使探索根际微生物不同个体的生态功能成为可能。[4]流情况结合近年来国际上根际微生物的研究动向，Hurek等提出测定环境微生物新陈代谢中对根际微生物研究的最新进展和面临的挑战作一概的关键基因能提供微生物群体的功能信息。例如固要综述。氮基因特别适合于进行固氮微生物的系统发

5、育分析。建立功能基因文库可揭示根际微生物的功能多1根际微生物研究方法进展样性。mRNA实时定量分析则可预测功能基因的表[5]环境微生物的生物多样性过去通常是用分离和达水平。Martin等认为功能基因组学正在使生物培养技术加以研究的。近20年来，分子生态技术机理研究有了突飞猛进的进展。功能基因组学是分迅速发展，通过对环境16SrRNA基因进行的大量析有机体的所有遗传物质，并将遗传信息与有机体研究表明，微生物生物多样性远比用传统方法估计的形态和功能联系起来。通过以基因组学为基础，[1]的要高。微生物工作者惊奇发现环境中绝大部分在不同水平上分析转录组学、蛋白组学和代谢组

6、学，①基金项目：国家自然科学基金项目(40571080)、农业部948重大国际合作项目养分资源综合管理技术引进与中国技术体系的建立和应用项目资助。作者简介：陆雅海(1963─)，男，浙江省上虞市人，教授，主要从事土壤微生物学的研究。E-mail:yhlu@cau.edu.cn114土壤第38卷有可能使生物共生关系的机理研究取得突破性进培养而直接原位探测微生物种类的功能。目前此技展。但是基因组学在共生菌根菌、细菌-真菌-植物术已经应用于探测有机污染物的生物分解。Prosser多级营养关系的研究上还面临着许多技术上的困等认为此技术可用于原位探测参与根际碳流的‘活[6]

7、[8]难。将有机体之间的相互作用在分子层面上进行剖跃’微生物群落。Lu等用此技术测定了水稻根析，不仅需要对单个基因进行了解、还需要对多个系的产甲烷古生菌和产乙酸细菌群落。基因的相互作用和表达进行研究。基因组学必须要2微生物生物多样性和生态功能面对这些相互作用的复杂性、面对根际微生物及其共生体随根际生物、物理、化学条件而发生适应变2.1植物-微生物相互作用化的复杂性。目前，DNA芯片技术已在植物和基础在陆地生态系统中，植物是第一生产者，土壤微生物学研究方面得到广泛应用，但在根际微生物微生物是有机质的分解者。植物将光合产物以根系生态领域的应用尚属起步阶段。Sangui

8、n等用16