根際通常被認(rèn)為是影響?zhàn)B分和水分過程、動(dòng)態(tài)及循環(huán)的關(guān)鍵微生物熱點(diǎn)之一，它是地球上最復(fù)雜和多樣的生態(tài)系統(tǒng)之一。這種復(fù)雜性因眾多的環(huán)境因素和微生物的存在而更加突出，并且由于土壤的顯著時(shí)空異質(zhì)性和固有的不透明性，給根際生態(tài)學(xué)的研究帶來了顯著挑戰(zhàn)。微生物群落與植物根系之間的相互作用對(duì)于養(yǎng)分吸收、抗病能力和增強(qiáng)植物應(yīng)對(duì)逆境的能力至關(guān)重要。因此，深入理解根際內(nèi)各種環(huán)境因素和微生物相互作用對(duì)于有效調(diào)控根際過程，進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)并確保可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)踐至關(guān)重要。
枯草芽孢桿菌作為一種常見存在于根際的益生菌，因其能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)和抑制病原體而受到關(guān)注。枯草芽孢桿菌在宿主植物上的有效定植對(duì)于建立有益的共生關(guān)系至關(guān)重要。
從根際分離得到的枯草芽孢桿菌菌株形成生物膜的能力存在顯著差異，這包括在體外和直接在植物根部形成的生物膜，而在根部形成的堅(jiān)固生物膜是其在生物防控應(yīng)用中效果的重要決定因素。
枯草芽孢桿菌的定植模式受環(huán)境因素、植物根系分泌物以及微生物競(jìng)爭(zhēng)的影響，所有這些都在改善植物健康方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。盡管有這些見解，但由于缺乏根際中原位微生物研究技術(shù)，關(guān)于枯草芽孢桿菌在自然根際中的動(dòng)態(tài)分布及其與植物根系相互作用機(jī)制的研究依然有限。2024年9月26日，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)表了浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院馬斌研究員和徐建明教授共同通訊作者的最新相關(guān)研究成果，題為Dynamic in situ detection in iRhizo-Chip reveals diurnal fluctuations of Bacillus subtilis in the rhizosphere的研究論文。
微生物在根際的有效定植對(duì)于與宿主植物建立有益的共生關(guān)系至關(guān)重要?？莶菅挎邨U菌是一種常與植物及其根際相關(guān)聯(lián)的土壤細(xì)菌，因其潛在的促進(jìn)植物生長(zhǎng)、抑制病原體以及貢獻(xiàn)于可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)踐的能力而受到關(guān)注。然而，由于現(xiàn)有原位檢測(cè)方法的局限性，關(guān)于枯草芽孢桿菌在根際內(nèi)的動(dòng)態(tài)分布及其與植物根系相互作用機(jī)制的研究仍然不足。為了實(shí)現(xiàn)根際環(huán)境的動(dòng)態(tài)原位檢測(cè)，該研究團(tuán)隊(duì)建立了基于微流控技術(shù)的iRhizo-Chip平臺(tái)。
iRhizo-Chip設(shè)置
使用該裝置研究根際內(nèi)微生物的行為后，科研人員發(fā)現(xiàn)了枯草芽孢桿菌在根際中明顯的晝夜波動(dòng)生長(zhǎng)現(xiàn)象。對(duì)根際溶解氧（DO）、pH值、溶解有機(jī)碳及活性氧物種的時(shí)間動(dòng)態(tài)分析表明，枯草芽孢桿菌的晝夜波動(dòng)生長(zhǎng)可能與多種環(huán)境因素有關(guān)?？臻g動(dòng)態(tài)分析也顯示，枯草芽孢桿菌的空間分布變化與DO和pH值的變化相似。隨后，通過體外控制實(shí)驗(yàn)，科研人員證明了根際DO和pH值是導(dǎo)致枯草芽孢桿菌晝夜波動(dòng)生長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力?？蒲腥藛T的結(jié)果表明，枯草芽孢桿菌的生長(zhǎng)由根際DO和pH值驅(qū)動(dòng)，從而產(chǎn)生晝夜波動(dòng)，且iRhizo-Chip是研究植物根際動(dòng)態(tài)的一個(gè)有價(jià)值的工具。
枯草芽孢桿菌的晝夜波動(dòng)生長(zhǎng)是由根際中溶解氧（DO）和pH值的變化所驅(qū)動(dòng)的
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