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微生物组|农业微生物：“菌”上大有用场( 二 )


“目前微生物组学研究正处于从数量到质量、从结构到功能的关键转变时期 。”褚海燕解释说，“微生物与其所处环境共同构成了复杂的微生物组，在支撑生态系统过程和功能中，发挥着不可替代的作用 。为充分发挥微生物组在各前沿领域的关键作用，迫切需要深入理解微生物组的结构和功能 。”
目前的组学技术仍存在一定局限性，建立在宏观生态学基础上的理论和模型是否适用于微生物领域、针对个体层面的微生物研究是否适用微生物组等问题目前还没有明确的结论，仍需要更多的微生物组学数据支撑 。
“微生物跟动植物等大型生物不同，单个微生物的作用微不足道 。而且环境中的微生物数量巨大，每克土壤里，就可能有成千上万种微生物，组学技术可将其作为一个整体研究，同时测定成千上万微生物的群落组成、功能和相互关系 。”褚海燕说，“因此，微生物组学研究要和大数据、人工智能等技术结合起来，深入理解微生物的组成、多样性与时空分布，深入挖掘微生物的功能与调控机制 。现在大数据、人工智能等技术的进步，让微生物组学研究进入了‘最好时代’ 。”
用好“后发优势”
“目前，世界范围内针对植物的微生物组学研究尚处于起步阶段，且多侧重于模式植物的理论研究，利用农作物进行大田应用试验的例子还比较少，对于‘作物—微生物组’在农业生产环境下的互作机理知之甚少 。”徐凌说，“在此背景下，我国农业微生物组学的研究正逐步体现出后发优势 。”
目前，我国农业微生物组学技术体系逐步完善，有一批年轻且富有创造力的人才，但“在前沿理论研究方面总体上处于跟跑状态，多偏重于技术应用”，在基础研究、原创成果、顶尖人才、技术生态、基础平台、标准规范等方面，“与世界领先水平还存在明显差距” 。
“因此，需继续加大农业微生物组理论研究的投入，致力于突破一批关键技术瓶颈（如微生物组基因编辑技术、人工微生物群落合成技术等），建立拥有自主知识产权的技术体系 。”徐凌说 。
徐凌指出，同时还要防范盲目跟跑国际热点，应面向我国农业生产的特定环境和实际需求，以主要农业动植物、农业微生物和农业生态为综合研究对象，从农业水土环境、作物种质、生物农药肥料等领域充分发掘农业微生物的应用潜力，助力我国资源节约型、环境友好型现代农业发展 。
褚海燕认为，我们不仅要研究微生物群落分布，还要研究微生物组和作物产量、品质、生物固氮等功能之间的关系 。通过生物信息分析、海量数据分析，识别关键微生物，然后分离培养，通过微生物间的网络关系筛选核心物种，构建最简“微生物组”，最后通过菌群移植或合成菌群制剂来改良“非健康的土壤”，从而保证作物优质高产 。
【微生物组|农业微生物：“菌”上大有用场】“农业微生物研究不仅涉及土壤微生物，还应关注农作物自身的微生物组 。农业微生物研究将在解决粮食安全、环境保护、全球变化以及人类健康等方面起着更加重要的作用 。”褚海燕说 。张双虎

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