根际微生物组的研究主要包含基于纯培养依赖和非依赖以及基于还原主义构建合成微生物群落(Synthetic community，SynCom)三种方法。相比于前两种，SynCom方法除了能在土壤湿度、温度和营养等环境可控条件下研究群落组成与功能外，还能通过替换、添加或去除某种微生物分析单一菌株在群落中的功能。微生物的分离鉴定是构建SynCom的基础，Bai等和Zhang等建立的细菌高通量分离鉴定技术为此提供了可能。Zhang等利用Illumina HiSeq2500提高测序深度，并通过序列双端标记避免嵌合体的形成，成功从水稻根部鉴定到13 512株细菌分离株，大约覆盖了70%的可培养细菌。
大量根际细菌分离株的鉴定让研究者从整体角度理解植物微生物群落组成和变化。基于这些细菌分离株遗传学信息构建的各种具有代表性的SynCom，让研究者能在可控条件下研究植物与微生物群落之间的相互作用，解析植物驱动微生物群落组装的因素，阐明根际微生物组在植物生长发育过程中的调控功能及分子机制。如在进行植物对微生物群落定殖选择性研究时，研究者分别从百脉根和拟南芥共有的16个科的根际微生物分离株中分别选取独有的16个属的细菌分离株合成由32株细菌分离株组成的SynCom。在用SynCom分别接种百脉根和拟南芥后，研究者发现初始来源于拟南芥的微生物在拟南芥根部显著富集并定殖，并且相似的现象也出现在百脉根上。结合植物转录组分析，研究者发现宿主对根际微生物定殖的选择性主要由植物免疫调节因子、MAMP受体激酶和乙烯响应因子决定。反之，根际微生物也通过MAMP参与植物免疫调节(MAMP-triggered immunity，MTI)。Teixeira等从拟南芥根部鉴定到多株能强烈抑制MTI的细菌分离株，这些分离株无论是单菌株还是SynCom均能选择性抑制包括受体和转录因子等在内的关键免疫基因，从而增加其他细菌在拟南芥根部的稳定定殖。
SynCom同样能被用来研究微生物与微生物之间的相互作用。如Niu等利用从玉米根部分离的7株具有代表性的细菌分离株构建简单的SynCom研究植物及微生物之间互作过程对群落组装的影响，结果显示Enterobactercloacae从SynCom中去除能直接导致SynCom的崩溃，说明了Enterobactercloacae在群落组装中的关键作用。Carlstr?m等用62株细菌分离株构建SynCom，以研究菌株在植物根际的定殖顺序对群落结构的影响，研究人员从SynCom中去除一株或多株细菌分离株能显著改变微生物群落结构，但向稳定的SynCom中添加移除的菌株并不能显著改变群落的结构，该效应被称为细菌定殖的优先效应。尽管SynCom极大促进了微生物与微生物、微生物与植物互作研究，但由于SynCom的复杂性远远小于自然土壤群落，导致了微生物群落中可能的重要成员的缺失和自然条件下复杂微生物群落互作的不可重复。
展望
解析微生物与植物及微生物与微生物之间的互作机制，对利用根际微生物促进植物健康、增加作物产量、实现农业可持续发展具有重要意义。本文重点总结了农艺管理措施，植物生长过程中生物和非生物胁迫对根际微生物群落组装方式的改变，以及根际微生物与植物互作对植物健康的影响。大量的研究结果证明了植物根际微生物在促进植物生长和抗病方面的重要性，并揭示了根际微生物与植物之间的复杂联系。除此之外，包括宏基因组和代谢组在内的多组学技术极大促进了研究者对植物与微生物互作机制的研究与理解，基于还原主义的SynCom为我们解析根际微生物组的功能扩展了思路。但自然土壤微生物群落结构的高度复杂性和自然环境不可控因素仍是阻碍我们对土壤微生物定殖、微生物与植物互作研究最主要的因素。因此，未来的研究应该包括以下方向：①基于大数据分析将微生物表型与多种植物联系起来，分析不同植物根际微生物的特性与共性，解析产生原因；②开发更先进的技术和方法进行根际微生物的高通量分离鉴定，揭示根际微生物组装的复杂机制；③分析有益微生物长期使用对本地微生物群落组装及植物表型的影响。此外，我们应该重视理论到实践的转变，用已取得的成果指导农业的可持续发展。
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