基于文献计量分析的国内外根际土壤微生物研究进展

邓增卓玛，马文明，周青平，迪力亚尔·莫合塔尔，侯 晨，唐思洪

（西南民族大学青藏高原研究院，四川 成都 610041）

根际是指受根系分泌物的影响，其土壤理化性质和生物活性与原土体明显不同，并且靠近植物根系的狭小土壤区域［1］。由于其独特的微环境，为微生物的大量增殖创造了条件［2］。根际微生物是土壤生态系统中极其重要的组成部分，参与土壤生态系统中生物化学循环和能量流动，包括碳、氮、磷和硫等养分的循环和土壤有机质的分解［3］。并且根际微生物一直以来被认为是植物的第二基因组，对植物的生长发育有着不可替代的作用。植物和根际微生物的互作被喻为“超级生物”［4］，经过长期协同进化，植物与根际微生物形成一种互惠互利的共生模式，植物根系分泌有机物质为微生物提供能量，而微生物代谢并产生一些信号分子、植物激素或通过活化营养物质促进植物生长发育［5］。近年来国内外对植物和根际微生物之间互作关系的研究越来越多，涉及了植物与微生物共生，如植物与植物根际促生菌（PGPR）和菌根真菌互作。此类微生物通过抑制疾病［4，6］、增加营养利用率［7］和降低非生物胁迫［8-9］等提高植物生产力；还包括一些抑制植物生长的有害微生物的研究，如尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）造成植物根系部位生理活动的异常，植物吸收养分的能力下降，最后甚至造成全株死亡［10］。因此，了解植物-微生物之间的复杂关系，对生态系统环境的改善和生产力的提高等具有重要意义。

文献计量分析作为整理文献脉络的方法，对探索大数据平台下的研究知识图谱意义重大。引文空间（CiteSpace）是美籍华人学者陈超美博士于2004开发的一款主要用于分析科学文献数据的信息可视化软件，可以用来制作科学和技术领域发展的知识图谱，有效地帮助研究者更好地了解他们所从事的研究领域，还可以突出该领域发展过程中的一些重要文献、热点研究和前沿方向［11］。本文通过对国内外根际微生物近10年的文献进行分析，对关键词进行聚类可知，发现植物和非生物因子对根际微生物的相互作用以及根际微生物研究方法是近10年土壤微生物领域中关注度较高的领域。因此，本文从植物和非生物因子对根际微生物的影响为切入点，阐述了植被类型、植被生长期、根系分泌物和非生物因子对根际微生物的影响以及根际微生物对植被的正负反馈作用，总结了微生物可培养技术的优缺点，以期为根际微生物的研究提供理论依据。

1 数据来源及方法

1.1 数据来源

本文以美国科学情报所的Web of Science数据库核心集合和中国知网（CNKI）为数据来源。文献检索时间为2011～2021年，由于2021年文献继续入库，所以截至时间为2021年4月13日，Web of Science中 检 索 主 题 为：“rhizosphere microbes”或 “rhizosphere microorganism”，语言类型限定为“english”，文献类型为“article”、 “review”，学科领域为“environmental science”、“soil science”、“ecology”和“microbiology”，并且过滤“book review”和“note”等类型的文献，得到英文文献共2240篇。在CNKI以“根际微生物”为关键词，经过筛选，删除与关键词无关的文献，得到中文文献共1702篇。

1.2 方法

将CiteSpace V分析时间段设为2011～2021、跨度为一年、节点类型选择关键词，年被引频次排名为50，其他参数默认，生成文献共被引图谱，并进行分析，其中通过对数似然比算法（LLR）（聚类标签词提取算法之一）对共被引文献的关键词进行聚类，可得出共被引文献聚类知识图谱。

2 关键词聚类分析

关键词是一篇文章的核心，在学科领域出现的高频关键词往往被视为热点研究领域。关键词共现分析是CiteSpace的基本功能之一，它可以通过分析文献中出现的关键词来判断文献之间的关系，展示学科的研究结构［12］。因此，关键词的提取可以帮助我们了解当前研究方向的热点和趋势。关键词的聚类更注重反映聚类间的结构特征，突出聚类之间的关键点和重要联系［13］，并且每个聚类中节点标签反映了其核心的研究内容。由图1和2可知，对关键词聚类后，分别形成12和17个聚类标签，并且国内外近10年根际微生物研究均以根际微生物（国内：#7、#9、#12；国际：#1、#3、#4、#5、#6、#11、#15、#16）、根际微生物与植被的相互作用（国内：#0、#1、#3、#5、#11；国际：#0、#9、#12、#14）较多。还有微生物研究方法（国内：#6；国际：#12）和环境因子（国内：#2、#8；国际：#2）也是近几年的研究热点。

图1 国内根际微生物关键词聚类知识图谱

图2 国际根际微生物关键词聚类知识图谱

3 根际微生物

根际微生物是连接土壤-微生物-植物系统中最大的生命群体［14］，它是指黏附在根际土壤颗粒中的微生物。在根际这个微生境中，植物根系的生理活动，使周围土壤的物理和化学性质发生改变，丰富了土壤有机质，进而为微生物的大量增殖创造了条件［2］。微生物及其产物也以各种积极的、消极的和中性的方式与植物的根系相互作用，影响植物的生长发育，改变养分动态，也改变植物对疾病和非生物胁迫的敏感性。

3.1 植被对根际微生物的影响

3.1.1 植被生长期对根际微生物的影响

根际微生物的数量受植被年龄（或生长阶段）的影响，不同生长期其数量和密度存在着一定的差异。孙海明［15］对羊草（Leymus chinensis）草原根际土壤微生物进行研究，结果表明不同生长期的环境因子是影响根际细菌、真菌和放线菌数量的主要因素，土壤温度和含水量低，微生物生长速度缓慢，数量相对较少。随着土壤温度和水分含量的增加，根际细菌、放线菌和真菌逐渐进入生长期和繁殖期，数量逐渐增加。邱立友等［16］发现，在烤烟的整个生长期中，根际微生物的数量在旺长期最多，成熟期和采收期次之，团棵期最少。这主要与烤烟根系的生长代谢活性和土壤温度有关。曾齐等［17］研究发现，随着大豆［Glycine max（Linn.）Merr.］生育期的推进，土壤有机质含量逐渐减少，微生物的生长繁殖受到抑制，因此，栽培大豆和野生大豆根际细菌的数量均在分枝期最多，结荚期时有所下降，到成熟期数量最少。不仅根际微生物的数量随着植物生长阶段发生变化，群落组成也随之改变，大部分研究者认为这与植物在不同生长阶段根系分泌物组成与数量有关。例如，在幼苗期植物分泌糖类可以吸引大量微生物，而在后期，植物分泌更多的酚类物质对微生物群落进行选择，抑制了部分微生物的繁殖［18］。因此，根际微生物群落组成随之发生变化。

3.1.2 植被类型对根际微生物的影响

不同植物甚至同一物种的不同基因型，通过不同的根系分泌物，进而影响植物根际微生物的招募过程［19］，使得根际微生物的种群密度、数量和群落在不同的植物类型和基因型也有一定的差异。马晓梅等［20］研究发现，胡杨（Populus euphratica）和柽柳（Tamarix chinensis）在根际细菌、真菌和放线菌的数量上均存在明显差异。王少昆等［21］研究发现，不同的灌木对不同根际微生物的生长有不同的影响，细菌在冷蒿（Artemisia frigidaL.）和小红柳（Salix microstachyaL.）的根际生长旺盛，放线菌在小红柳和差巴嘎蒿（Artemisia halodendronL.）根系周围数量较多，小叶锦鸡儿（Caragana microphyllaL.）和差巴嘎蒿为真菌生长繁殖提供有利环境，从总体上，4种灌木都有较强的根际正效应。外来物种的入侵，可以从另一个角度证明植物种类对根际微生物的影响。李国庆［22］种植外来物种加拿大一枝黄花（Solidago canadensisL.）后，发现其根际微生物中细菌群落的优势种群为放线菌纲（Actinobacteria）链霉菌属（Streptomyces），而土著种的优势种群仍然是α-变形菌纲（Alphaproteobacteria），并且加拿大一枝黄花中链霉菌属代谢过程产生的抗生素通过抑制其他菌群的生长，使细菌种群的多样性明显降低。Bouffaud等［23］研究表明，玉米（Zea maysLinn.）根际细菌群落组成受到玉米品种基因型的影响，且群落结构的改变主要表现为某些β变形菌属（Betaproteobacteria）和特定伯克氏菌属（Burkholderia）的变化。Aira等［24］研究发现，负责植物碳分配的2个基因（su1和sh2）使根系分泌物发生了变化，进而改变了玉米根际微生物群落的结构和活性，但是对其优势菌的生物量并没有发生显著变化。然而，也有研究表明植物对根际微生物群落结构影响不显著。Singh等［25］在同一地点的土壤中种植3种禾草，以确定植物特异性对根际微生物群落的影响，发现不同植物根际土壤细菌群落组成具有相似性，表明植物种类对根际微生物群落结构的影响较小。付合才［26］以4种暖温带典型落叶栎林的优势种和建群植物为研究对象，发现不同栎属植物的根际细菌群落组成和丰度差异也并不显著。

3.1.3 根系分泌物对土壤微生物的影响

根系分泌物是指在植物的生长过程中，植物不同的根系部位通过各种方式释放到土壤中的复杂有机物质的总称［27］。主要来源于健康的植物组织释放和残根等衰老组织的分解2个方面，包括由根细胞扩散产生的低分子有机质、根系代谢形成的分泌物、根系脱落形成的高分子黏胶质以及残体的分解物4大类［28］。根系分泌的各种初级代谢产物和次级代谢产物，能够通过塑造、传递信号或干扰等作用来影响根际微生物区系［29］。如黄芩（Scutellaria baicalensisGeorgi）根系分泌物（茉莉酸和水杨酸）通过诱导植物免疫反应，从而调节微生物群落［30］。苜蓿（Medicago sativa）可以产生一系列特殊的三萜，指导特定微生物群的组装和维护，使其能够根据自身的目的塑造和调节其根内和根系周围的微生物群落［31］。研究者还发现，豆科植物通过分泌黄酮类化合物（2-phenyl-1，4-benzopyrone derivatives）与根瘤菌（Rhizobium）进行信号交流，这类物质在根瘤菌激活蛋白的作用下，能诱导结瘤基因的表达［32］，从而形成根节瘤，根节瘤为根瘤菌的繁殖提供了活动场所和营养物质。除此之外，植物根系还可以通过分泌碳水化合物和氨基酸等来诱导PGPR的定殖。Rudrappa等［33］等研究发现，当拟南芥（Arabidopsis thaliana）叶面病原菌侵染根际时，根系分泌物中释放的苹果酸可招募PGPR枯草芽孢杆菌在根际的定殖。进一步研究发现，枯草芽孢杆菌通过激活拟南芥中的脱落酸和水杨酸信号通路，导致气孔关闭，从而限制病原体入侵。植物根尖向根际释放的缘细胞和黏液中含有大量的阿拉伯半乳聚糖蛋白（AGPs），这些AGPs能够不仅吸引有益微生物（细菌和真菌），而且还对植物根际病原菌具有一定排斥作用［34］。

3.2 非生物因子对根际微生物的影响

土壤环境作为微生物的栖息地，对微生物群落结构和多样性有着重要的影响。非生物因素土壤养分、pH、含水量、温度等都被认为是影响根际微生物群落组成的重要因子。土壤养分及其生物有效性对根际微生物的多样性和丰度有直接和间接（通过植物）的影响［35］。如熊艺等［36］对小麦根箱试验的研究表明，缺氮使小麦根系分泌有机物质的质量和数量发生变化，抑制了硝化螺旋菌门（Nitrospirae）等氨氧化微生物的繁殖，但增加了富营养菌厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的丰度。另一种重要的土壤养分磷，也是根际微生物群的调节因子。Beauregard等［37］利用磷脂脂肪酸和变性梯度凝胶电泳分析了施磷8年对单一栽培紫花苜蓿土壤微生物多样性的影响。结果表明，施磷改变了真菌和细菌群落的结构，但对物种丰富度没有影响。在农业生产中，农作物生产力的主要制约因素之一是土壤养分的贫瘠，这主要取决于3种大量元素氮、碳和磷的含量。一般土壤营养的缺乏可以通过施肥来缓解。施用有机肥可以提高幼苗生物量，显著提高土壤微生物和土壤酶活性［38］。有机肥可以塑造茶叶根际微生物组成，使根际有益细菌包括伯克霍尔德氏菌属（Burkholderia）、硝化螺旋菌属（Nitrospira）和链霉菌目（Streptomycetales）的数量增加［39］。而长期施用化肥会导致严重的土壤酸化、营养失衡和根际微生态环境恶化，进一步增加土壤重金属离子的活性，影响根际微生物的数量。Li等［40］对玉米农田的研究表明，高氮肥量（N 312 kg·hm-2）的输入导致土壤pH大幅下降，从而加剧了土壤酸化，导致根际周围的环境不利于细菌生长，使得根际细菌多样性普遍较低。pH也是影响细菌多样性的关键因素。pH接近中性的土壤细菌群落多样性最高，因为当pH偏低或偏高时，细菌的代谢活性和增长率受到影响，当一种微生物增长率下降到25%时，由于种间竞争的存在，会使其灭绝［41］。土壤pH还会间接通过影响养分有效性以及根系分泌物量和组成，间接影响细菌群落结构。在干旱环境中，细菌多样性被认为受到温度的变化、紫外线辐射的升高、低营养元素含量和低土壤水分含量的影响［42］。干旱使植物根际促生长细菌放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）的含量增加，两者都与促进植物的生长有关［43］。根际的温度主要影响不同微生物的生长速度。如Pietikainen等［44］发现，无论何种土壤类型，真菌和细菌在25～30℃之间生长速度最快，在30℃以上，细菌相对于真菌的生长速度较快，而细菌则受较低温度的影响更大，根际真菌与细菌的比值在低温时升高，在温度升高时则降低。

3.3 根际微生物对植物的影响

根际中存在着大量对植物有益和有害的根际微生物（表1）。植物根际有益微生物主要通过其各种生命活动促进植物的健康生长。如植物PGPR和菌根真菌等。根际有害微生物（DRMO）是指微效病原菌范围内，靠其生物代谢而非寄生来抑制植物生长发育的一类根际微生物［45］，包括有害根际细菌（DRB）和有害根际真菌（DRF）。然而，在根际细菌分类上，无论是DRB 或PGPR还没有明确的界定。

3.3.1 植物根际促生菌

植物PGPR是植物根际一类重要的微生物，通常与根表面作用，通过酸化或螯合等作用增强矿物质营养的吸收、细菌代谢产生植物激素、诱导植物抗性系统和产生抗生素来抑制病害等多种机制促进植物生长［73］。PGPR能将土壤中难溶性矿物质分解并将其转化为易于被植物吸收的化合物，从而有助于保护植物免受营养胁迫。如土壤中磷元素以不可溶的形式存在，在根际中磷酸盐溶解细菌分泌的有机酸和磷酸酶改变磷的溶解性，促进植物吸收。甚至一些促生菌能够将外界环境中的氮转化为有机氮，供给宿主植物吸收利用。植物PGPR产生的植物激素包括生长素（IAA）、赤霉素（GAs）和细胞分裂素（CTK）等［74］。研究表明，植物根系获得根际周围促生菌合成的外援吲哚 3-乙酸（IAA），从而能够促进根系的生长和分枝［75］。IAA还可以通过与质膜上的质子泵结合而被激活，改变细胞内环境，从而使细胞壁糖溶解，增加细胞的可塑性，进而增大细胞体积和促进RNA蛋白质的合成，以达到促生作用［76］。CTK通过促进细胞分裂和细胞扩大，影响侧根和不定根的形成，因此对植物根系的形成和根系表面积的增加有一定的正向作用［77］。GAs是另一类植物激素，存在于从植物发芽到衰老的所有发育阶段。然而，GAs最重要的生理效应是促进芽的生长。PGPR对病原体的抑制主要通过产生抗生素和抗真菌代谢产物、溶解酶和诱导植物防御反应［78］。例如，抗生素吩嗓酸和2，4—二乙酞藤黄酚是荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）最主要的2种次级代谢产物，对预防和治疗小麦全蚀病菌Ggt所引起的小麦全蚀病有着重要作用［79］。在一些极端环境，如干旱、重金属、盐碱等胁迫下，PGPR能诱发植物抗性系统的反应，引起相关抗胁迫基因的表达上调，从而减轻逆境对植物的伤害［80］。

3.3.2 菌根真菌

真菌与植物根系之间最常见的共生关系是菌根共生，而最常见的菌根真菌为丛枝菌根真菌（AMF）和外生菌根真菌（ECM）。丛枝菌根是农业作物物种形成的菌根类型，菌根真菌经过根皮层的生物营养定殖后，形成一种外部菌丝，它是连接根与周围土壤微生境的桥梁［81］。丛枝菌根与保护植物免受生物胁迫有关，如AMF通过与根系的病原真菌竞争入侵位点和营养物质，阻止病害相关蛋白的合成，从而提高寄主植物的抗病能力［82］。反过来，相关的真菌从宿主根中提取脂类和碳水化合物作为养分来源。还有研究表明，接种AMF能够促进宿主植物对磷的吸收，改善植物体内的磷营养缺乏状况，进而促进植物的生长发育［83］。蔡晓布等［84］对草地植物穗序剪股颖（Agrostis hugoniana）和紫羊毛（Festucarubra）分别接种2种AMF，即根内球囊霉（Glomus intraradices）和摩西球囊霉（Glomus mosseae），发现二者均能显著促进植物根系对土壤中磷的吸收和利用。盐渍化土壤环境会降低植物对水分的吸收，引起植物生理干旱，而AMF不仅可通过菌丝的生长扩大根系的吸收范围，而且还能通过促进宿主植物根系生长，提高对水分的吸收速率，阻止寄主植物体内的水分流失，减轻盐胁迫造成的伤害［85］。外生菌根是真菌在植物根部皮层细胞间隙发育形成哈蒂氏网在根尖形成菌套结构的共生体［86］。植物形成这种共生体后，可以提高对一些极端环境的耐受力。王琚钢等［87］认为，干旱胁迫下，ECM可以更好地利用30 cm以下的土壤水分，从而减缓干旱胁迫。ECM还可以保护寄主植物免受重金属的毒害［88］。为了应对这种毒性作用，生物拥有不同的防御机制，如减少摄取细胞外的金属螯合剂，细胞内的金属螯合配体如谷胱甘肽的细胞溶质、金属硫蛋白和分割液泡［89］。特定螯合剂的合成和随后的金属配合物的螯合对于限制游离金属浓度具有重要意义。

表1 根际微生物的生态功能

3.4 有害根际微生物

有害根际细菌（DRB）以氰化物、植物激素、铁团和植物毒素的形式排泄出多糖和其他化学物质，可对植物的代谢产生负面影响，具体表现在种子萌发减少、生长抑制、根系伸长减少、根系变形和/或变色，以及根系定植真菌的感染增加［90］。氰化氢的产生在根际假单胞菌中最为常见，从马铃薯（Solanum tuberosumL.）和小麦根瘤菌中分离出的假单胞菌约有50%能在体外产生氰化氢［91］。氰化物可以抑制由细胞色素氧化酶呼吸介导的ATP产生。这种抑制导致线粒体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氢氧化释放的电子沿着耐氰呼吸途径进入氧气。因此，大量能量以热量的形式损失，而不是用于ADP的磷酸化［92］，减少了用于根系养分吸收的热量。Loper等［93］发现，当接种在甜菜（Beta vulgarisL.）种子上时，2种肠杆菌的菌株产生了足够数量的IAA以减少根系的伸长。

3.5 根际微生物可培养技术

近几十年来，尽管微生物研究技术一直在不断完善，大部分微生物由于在自然界的丰度较低、微生物之间复杂的合作关系、实验室无法模拟特定的环境条件等导致难以分离和培养，成了微生物中的暗物质［94］。这些未培养的微生物在碳、氮和其他元素的循环以及对周围的生物和环境有着重要影响。培养微生物的传统方法侧重于使用营养丰富的培养基，创造有利于快速生长微生物的环境［95］。然而，营养丰富的培养基可能对那些在营养不良条件下生存的微生物有毒害作用。还有一些共生微生物在没有辅助因子和辅助菌株的生长环境中无法进行生长。为了解决这些问题，科学家通过一些新的方法，如原培养、细胞分选技术和微流控芯片技术等克服传统方法的缺点，用于培养以前未培养的微生物，以评估和监测微生物生理活动和功能。在实验室模拟微生物原生长环境的扩散室、扩散生物反应器和分离芯片（iChip）等原位培养技术，可以使生长因子扩散，但细胞不能扩散。在这种环境下，细胞可以从其自然环境或共生微生物处获得必要的生长因子，同时进行隔离复制，形成理想的菌落［96］。此外，被分离的微生物产生的潜在生长抑制代谢物可以自由扩散，而不是在局部积累。以这种方式模拟原生长环境，避免了传统培养基过量营养物质对某些物种的生长有害。虽然相对于传统方法，原培养技术更有效地提高未培养微生物的数量，使得大量的稀有微生物得到培养，但由于其可控性较差，会影响后续的分离效率。细胞分选技术包括光学镊子和荧光活化细胞分选（FACS）等用于从混合群落的细胞悬液中分离单细胞，消除种间竞争，使得未培养微生物得到繁殖，进一步通过微生物和基因组之间的联系揭示以前未发现的微生物功能［97］。FACS的原理是当单个细胞有序地通过激光束时，目标生物细胞中的荧光标记被激发，这些荧光信号代表了独特生物标记物，从而完成对细胞物理和生化特性的分析与分选。虽然，FACS系统由于以单细胞为基础分离目标细胞，从而具有更高的分选精度。但是其复杂的分选机制使目前的FACS系统昂贵和笨重，而且在分选过程之前，在开放的环境中产生的气溶胶会对环境造成潜在的污染。微流控芯片技术可以在多种基质存在或不同物理化学条件下操作来自环境样品的大量单个微生物。滑动芯片［98］是将微生物分别接种在数千个微孔培养板中，这些微孔培养板可以包含各种介质和基质，微生物繁殖成功后，将每个微孔培养板分成2个，形成2个相同的培养物。然后，在一个培养板的微生物可以被单独筛选以进行生长和/或分类鉴定，而在另一个培养板中的微生物以继续培养。微流控芯片技术能同时检测到多种不可培养微生物的存在，分析速度快，还可以获得目标微生物的纯培养，为后续微生物生理生化特性的分析提供了条件。但是由于其在完全密封的室内隔离培养单个微生物，许多依赖共生菌的代谢产物生长的微生物很可能无法成功培养。

4 展望

4.1 根际微生物组成对植被-微生物互作的影响

根际微生物积极的参与植物根系-土壤复杂的相互作用中，并且对地上植物的生长、健康和适应性至关重要。然而，我们仍然缺乏关于这个复杂相互作用中不同微生物参与的信息。因此，还需要通过测序等技术使我们能够更有效地探索土壤微生物群落结构及其基因，有助于更好地证明土壤微生物群落和功能的变化。进一步通过研究和比较微生物共生网络来量化微生物共生模式，对研究其复杂的机理也显得格外重要。

4.2 根系分泌物对土壤微生物的选择机理

根际是国内外的研究热点，目前已经从根际微生物、根系分泌物等方面进行了系统深入的研究。不同根系分泌物对某些土壤微生物具有招募作用，这类趋化性的细菌或真菌就能够在根系周围大量聚集和繁殖。如拟南芥根系分泌的三羧酸循环中间l-苹果酸以剂量依赖的方式招募有益枯草芽孢杆菌FB17（Bacillus subtilisFB17）［33］。再如豆科植物诱导根瘤菌的繁殖和生长，而对有些病原菌的生长具有抑制作用。因此，植物根系分泌物如何具体调节土壤微生物，还需要从分子、生理和生态水平上进一步深入研究，以改善植物生产力。

4.3 微生物暗物质的研究方法

尽管微生物研究技术一直在不断完善，但是环境中仍存在大量无法分离和培养的微生物暗物质。这些暗物质可能代表了生命系统发育树的主要进化线，并被认为在生态系统的形成、进化和功能中发挥了关键作用。传统方法与现代方法都有优缺点，将多种方法结合使其互补，有利于微生物暗物质的分离和培养。如Liu等［99］将荧光激活细胞分选技术（FACS）与分离芯片（iChip）进行整合，用于水稻土壤微生物的研究，表明8个FACS-iChip平板共培养了19个属近500株的菌株，但通过16S rRNA基因扩增，仅鉴定出6个属。再如通过增加营养物质浓度和荧光原位杂交鉴定与培养了纳盐古菌门（Nanohaloarchaeota）中第一个微生物［100］。因此，结合多种方法（常规培养方法、共培养、反基因组、高通量培养技术等）对微生物暗物质进行多角度、大规模和综合性的研究，以探索各种自然环境，特别是极端栖息地的微生物组，拓展我们对微生物的分类和功能多样性的认知。同时通过加强研究物种及功能之间的联系，从而深入了解暗物质的生理机制。