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植物与其内生菌组成的共生体在促进生长、增强抗逆性、病害抵抗及生态修复中发挥重要作用。本文综述了基因组学、合成生物学、多组学整合等十领域进展,指出需解决未培养菌群、互惠/致病性转换、田间验证及生物安全框架等问题,提出标准化菌株评估、因果多组学流程、合成菌群设计及多地点农业试验等未来方向。
植物与其内部共生的内生菌共同构成了一个功能性的整体生物体(holobiont),这种整体生物体的综合特性使得植物能够生长、抵御逆境、抵抗疾病并修复生态系统。本文综述了十个相互关联领域的进展,这些进展正在重塑内生菌的研究和应用,包括:基因组学和宏基因组学用于识别与定植、固氮、激素调节和逆境适应相关的核心基因;功能基因组学和系统生物学用于解析宿主-微生物之间的信号网络;合成生物学及基于CRISPR的工具用于合理改良有益性状;微生物组工程用于设计和稳定内生菌群落;多组学整合技术在定植过程及逆境条件下连接基因组、转录组、蛋白质组和代谢组数据;环境和气候因素对内生菌群多样性的影响;生物信息学平台用于预测生物合成基因簇、分泌组及其代谢潜力;以及内生菌在生物控制和生物修复中的农业和环境应用。目前仍存在的挑战包括:大多数内生菌无法培养、共生与致病性之间的环境依赖性转换、有限的田间验证效果以及不断发展的生物安全框架。因此,本文提出的未来研究框架强调了标准菌株比对、因果多组学分析方法、合成菌群设计以及多地点农艺试验的重要性。内生菌作为一个可扩展且具有气候适应性的平台,为可持续农业和环境修复提供了支持。在这一过程中,内生菌正成为一种可行且可扩展的气候适应性生物技术基础,其分子创新与实际农业生产中的可持续性目标相紧密结合。

植物与其内部共生的内生菌共同构成了一个功能性的整体生物体,这种整体生物体的综合特性使得植物能够生长、抵御逆境、抵抗疾病并修复生态系统。本文综述了十个相互关联领域的进展,这些进展正在重塑内生菌的研究和应用,包括:基因组学和宏基因组学用于识别与定植、固氮、激素调节和逆境适应相关的核心基因;功能基因组学和系统生物学用于解析宿主-微生物之间的信号网络;合成生物学及基于CRISPR的工具用于合理改良有益性状;微生物组工程用于设计和稳定内生菌群落;多组学整合技术在定植过程及逆境条件下连接基因组、转录组、蛋白质组和代谢组数据;环境和气候因素对内生菌群多样性的影响;生物信息学平台用于预测生物合成基因簇、分泌组及其代谢潜力;以及内生菌在生物控制和生物修复中的农业和环境应用。目前仍存在的挑战包括:大多数内生菌无法培养、共生与致病性之间的环境依赖性转换、有限的田间验证效果以及不断发展的生物安全框架。因此,本文提出的未来研究框架强调了标准菌株比对、因果多组学分析方法、合成菌群设计以及多地点农艺试验的重要性。内生菌作为一个可扩展且具有气候适应性的平台,为可持续农业和环境修复提供了支持。在这一过程中,内生菌正成为一种可行且可扩展的气候适应性生物技术基础,其分子创新与实际农业生产中的可持续性目标相紧密结合。

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