植物铝毒害是酸性土壤中限制作物产量的重要因子之一，在pH＜5或更低的酸性环境中铝以可溶性状态存在、积累并抑制植物根的生长和功能。作为重要的粮食、油料、饲料和能源兼用作物，中国大豆总产量的40％-50％产自亚热带地区和热带地区。红壤是我国亚热带和热带地区典型的土壤资源类型，因其所处的特殊地理环境和气候特征，具有pH值较低、水热条件充足和生物多样性程度高等特点。但酸性土壤中的植物铝毒害，严重限制了大豆的生产和发展。生产上通常应用石灰来缓解铝毒害，但既不经济又污染环境。因此，利用植物已具备的或经改良提高的抗/耐能力是既经济又环保的方法。关于铝对植物的毒性和植物的耐铝性研究已有许多报道，很多植物中对铝毒的耐性与增加生物合成和通过根系分泌有机酸呈正向相关。根系通过吸收和分泌作用来改变根际土壤的物理化学结构和碳源状况，进而影响根际微生物的群落结构，尤其是功能菌群的结构与功能。　　本研究采用南方地区典型的酸性红壤为生长介质，以不同抗铝性的两个大豆基因型BX10(耐性品种)和BD2(敏感品种)为材料，通过设计根际箱取样系统采集根际土壤样本，试图从固氮菌群的生态响应、可培养根瘤菌的分离与鉴定、细菌宏基因组文库的构建与功能初步分析以及功能基因芯片等方面，阐述酸性土壤中围绕铝毒的植物—微生物分子生态互作，以期为提高酸铝土壤上作物产量提供一定的理论基础。　　通过nifH基因的DGGE和Real-time PCR分析，评估了抗铝性不同的两个大豆品种根际土壤中固氮菌群的多样性和丰度。结果表明，根际固氮菌群结构的变化在苗期仅与大豆基因型有关，而在开花结荚期和成熟期则与大豆的种植与否有关。从系统发育分析来看，在整个生长期分别有2条和12条序列响应于BX10和BD2，而来自BD2根际的一些序列与根瘤菌(Rhizobium sp.)和巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilens)最为相似，已有的研究表明上述两种菌具有促进植物生长的作用。此外，根际优势固氮菌也随着大豆的生长而变化。在开花结荚期和成熟期，BX10根际nifH基因的丰度都显著高于BD2。与BX10相比，苗期取样时BD2根际固氮菌群结构对植物性铝毒胁迫更加敏感。根际固氮菌群差异响应于不同的大豆基因型助其适应铝毒胁迫，其特征表现为BX10增加固氮菌数量而BD2则刺激有益固氮菌。　　为进一步明确酸性土壤中的土著优势根瘤菌，本文从两个试验地点种植的大豆品种根瘤中分离和纯化出29个分离物样品，经nifH基因扩增，能成功从16个分离物样品中扩增出nifH基因。16个分离物样品中10个分离自浙江金华，根瘤菌的nifH序列大部分与埃氏慢生根瘤菌最相似，品种之间根瘤菌的种属差异并不大。6个分离自江西鹰潭的根瘤菌中，有3个株系来自耐铝的大豆品种BX10，3个来自铝敏感的BD2，两个品种根部除都分离到埃氏慢生根瘤菌外，其余分离物并不相同。通过基于nifH基因的系统发育分析选取代表性菌株，并进行同时进行菌株回接结瘤实验。对代表性的菌株扩增16Sr DNA后发现，从江西分离的6株根瘤菌在两个基因型间存在差异。目前筛选到5株根瘤菌能够结瘤，其16S rDNA序列与根瘤菌、大豆慢生根瘤菌和不动杆菌等最为相似。　　宏基因组学绕过纯培养技术来研究微生物的多样性和功能。本研究中，通过Nycodenz介质高速密度梯度离心法获得纯净但代表原位状态的根际微生物菌体细胞，提取基因组DNA后酶切回收2-8Kb的片段，与酶切并去磷酸化的pUC19连接后，转化大肠杆菌DH5α菌株并通过蓝白斑筛选，挑取阳性克隆组成一个含9504个克隆的宏基因组文库。文库外源插入片段大小在2～8kb之间，且80％以上的克隆子中外源插入片段在2-5kb之间，平均插入片段大小约为3.5kb，库容约为36Mb。文库构建时所用的DNA提取方法，能够有效排除植物和微生物互作研究中，植物根系残留物对微生物基因组的影响。从构建的文库中随机挑取克隆从两端进行单向测序一个反应后，经由生物信息学的方法证实存在未见报道过的新序列，并且大部分克隆子中所携带的外源DNA片段中富含GC。通过生物学软件预测上述序列的ORF及推测其蛋白质功能，表明文库中存在功能相当丰富的氨基酸序列，且与已知的功能蛋白的同源性也不高。因此，对于从生态基因组的角度阐述大豆根际微生物群落生念及其功能具有重要意义和应用价值。　　基于芯片的基因组技术为检测自然环境中微生物群落的功能基因和过程提供了极大的便利。本文通过基于功能基因芯片Geochip的分析，来研究酸铝胁迫下两个大豆基因型根际微生物功能基因的特征。初步分析的结果表明，根际微生物群落的功能基因组成在耐铝的BX10和空白对照之间，以及铝敏感的BD2和空白对照之间均没有显著差异，但在两个基因型之间存在显著差异，说明根际功能基因组成存在基因型效应。