根际化学与生物多样性的表征方法：组学技术的机遇与挑战

根际是联结植物、土壤和微生物的重要界面，是化学与生物过程耦合最活跃的区域.根际环境影响土壤中有机和无机污染物的行为，而研究方法的完善与提升有助于阐释根际中复杂的过程与作用机制.本文从传统的化学和生物学方法到新兴的组学技术对根际科学的方法学研究进展进行了综述，重点讨论了当今组学技术在根际研究中应用机遇与挑战，同时展望了今后需要关注的科学问题.根际化学组分的传统分析方法涵盖了光谱、色谱、质谱和色质联用等技术，主要聚焦于低分子量有机酸等小分子的定性定量测定，导致对根际化学多样性的认知偏差；传统的根际微生物研究依赖于培养技术，对微生物多样性的描述存在很大的局限.揭示根际异质性和复杂性，亟需采用高端的技术，组学方法显示出极大的优势，显著提高了研究者对根际科学的认识.基于靶向和非靶向代谢组学有利于深入研究根际复杂的化学多样性过程；基于宏基因组学、转录组学和蛋白组学等组学工具能够提供微生物组基因和蛋白的表达、功能特性等更详细的信息，可以全面地揭示根际微生物的多样性.应该强调的是，未来多组学整合分析更是表征根际化学与生物多样性的一个强有力工具，但需要更多的模型、框架和计算基础来实现根际基因、蛋白、转录...