张瑞福

（中国农科院农业资源与农业区划研究所，100086）

根际的概念是1904年由德国科学家 Lorenz Hiltner 提出的，指的是受植物根系活动影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的微域环境。定殖在该微域环境中的微生物称为根际微生物。与生活在根际外土壤中的微生物群落相比，根际微生物群落受到植物凋落物和根系分泌物的富集作用，尽管其种类低于非根际环境，但其数量和活性却远远高于土体土壤，可达1010-1011细胞/克土壤。根际微生物能进行活跃的物质转化和相互作用，这些过程直接影响植物的生长发育、养分吸收、有益与有害微生物的定殖或侵染、耐受逆境胁迫等，使根际微域成为土壤-根系-微生物互作的关键微区，所以根际微生物组也被看作植物的第二基因组，类似于肠道微生物对人体的功能，是实现农业绿色发展的关键调控区域。

目前，我国农业生产由于化肥农药的过量施用导致土壤质量下降、土传病害频发和农田环境污染等问题，严重威胁农产品产量和安全，阻碍农业绿色发展。根际微生物中的益生菌具有活化根区养分、促进植物生长、增强植物抗逆、抑制土传病害等功能，在促进化肥减施增效和农业绿色发展中具有巨大应用潜力，是微生物肥料和微生物农药的主要菌种来源。随着国内外土壤微生物组研究的开展，根际微生物组的整体功能倍受关注，充分挖掘根际微生物组的功能，促进作物增产提质是农业绿色发展的研究热点之一。

根际微生物是根际的功能核心，根际微生物组的研究亦方兴未艾。目前国内外学者已在根际微生物研究新技术方法、根际微生物资源筛选与应用、植物-微生物根际互作信号与调控、根际微生物与养分活化、根际微生物与植物促生、根际微生物与植物耐逆、根际微生物与植物健康、根际微生物与土壤修复、根际微生物组结构与功能、根际微生物组装配、根际微生态，以及根际合成菌群学等方面取得了重要进展。近年来，在科技部、国家自然科学基金委等机构的大力支持下，我国学者在根际微生物方面的研究取得一系列具有国际先进水平的成果，特别在菌根真菌与植物互作、根际微生物组促进水稻氮素利用、根际噬菌体组合防控土传病害等方面取得了突破性进展，彰显了我国根际微生物领域的国际影响力。

随着分子生物学技术在土壤环境领域的应用，以及基因组学、合成生物学等前沿技术的不断发展，根际微生物的研究越来越受到重视，已经连续两年被中科院科技战略咨询研究院的报告列为国际重点研究前沿（《2018研究前沿》报告）。2019初美国国家科学院、工程院和医学院联合发布了题为Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural Research by2030的研究报告，描述了美国科学家眼中农业领域亟待突破的五大研究方向，农业微生物组技术对认知和理解农业系统运行至关重要。

根际微生物组在农业绿色发展中的潜力还未被充分利用。根际微生物物种组成和功能发挥受到土壤性质、宿主植物类型、环境条件和种群互作等多种因素的复杂影响，目前我们对根际益生菌的植物益生机理缺乏深入理解，难以在生产上建立起科学的菌种选育标准；根际益生菌在复杂根际环境的竞争定殖是决定其田间作用效果稳定性的关键因素，对根际益生菌的根际定殖过程和调控机制缺乏深入认识，难以为稳定其田间作用效果提供理论指导和技术支撑；基于充分挖掘根际微生物组功能的作物育种策略和田间管理措施还处于探索阶段；根际功能菌群装配/稳定性机制及其作用机理的研究正逐渐成为热点，但相关理论基础薄弱，生产应用中缺乏技术指导。

在此背景下，《生物技术通报》邀请了国内一批知名科研团队，就根际微生物主题撰写综述9篇、研究论文12篇，形成了本专题。内容包括植物-微生物根际互作信号与调控、根际微生物与植物促生、根际微生物与植物耐逆、根际微生物与植物健康、根际微生物组结构与功能、根际微生物资源筛选与应用、根际微生物与土壤修复等研究方向。值此专题刊出版之际，谨向所有提供稿件的同行及审稿专家致谢；向《生物技术通报》编辑部致谢，感谢他们为我国根际微生物研究的成果展示和交流作出的贡献。