根际通常被认为是影响养分和水分过程、动态及循环的关键微生物热点之一，它是地球上最复杂和多样的生态系统之一。这种复杂性因众多的环境因素和微生物的存在而更加突出，并且由于土壤的显著时空异质性和固有的不透明性，给根际生态学的研究带来了显著挑战。微生物群落与植物根系之间的相互作用对于养分吸收、抗病能力和增强植物应对逆境的能力至关重要。因此，深入理解根际内各种环境因素和微生物相互作用对于有效调控根际过程，进而促进植物生长并确保可持续农业实践至关重要。
枯草芽孢杆菌作为一种常见存在于根际的益生菌，因其能够促进植物生长和抑制病原体而受到关注。枯草芽孢杆菌在宿主植物上的有效定植对于建立有益的共生关系至关重要。
从根际分离得到的枯草芽孢杆菌菌株形成生物膜的能力存在显著差异，这包括在体外和直接在植物根部形成的生物膜，而在根部形成的坚固生物膜是其在生物防控应用中效果的重要决定因素。
枯草芽孢杆菌的定植模式受环境因素、植物根系分泌物以及微生物竞争的影响，所有这些都在改善植物健康方面发挥着关键作用。尽管有这些见解，但由于缺乏根际中原位微生物研究技术，关于枯草芽孢杆菌在自然根际中的动态分布及其与植物根系相互作用机制的研究依然有限。2024年9月26日，国际权威学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表了浙江大学环境与资源学院马斌研究员和徐建明教授共同通讯作者的最新相关研究成果，题为Dynamic in situ detection in iRhizo-Chip reveals diurnal fluctuations of Bacillus subtilis in the rhizosphere的研究论文。
微生物在根际的有效定植对于与宿主植物建立有益的共生关系至关重要。枯草芽孢杆菌是一种常与植物及其根际相关联的土壤细菌，因其潜在的促进植物生长、抑制病原体以及贡献于可持续农业实践的能力而受到关注。然而，由于现有原位检测方法的局限性，关于枯草芽孢杆菌在根际内的动态分布及其与植物根系相互作用机制的研究仍然不足。为了实现根际环境的动态原位检测，该研究团队建立了基于微流控技术的iRhizo-Chip平台。
iRhizo-Chip设置
使用该装置研究根际内微生物的行为后，科研人员发现了枯草芽孢杆菌在根际中明显的昼夜波动生长现象。对根际溶解氧（DO）、pH值、溶解有机碳及活性氧物种的时间动态分析表明，枯草芽孢杆菌的昼夜波动生长可能与多种环境因素有关。空间动态分析也显示，枯草芽孢杆菌的空间分布变化与DO和pH值的变化相似。随后，通过体外控制实验，科研人员证明了根际DO和pH值是导致枯草芽孢杆菌昼夜波动生长的主要驱动力。科研人员的结果表明，枯草芽孢杆菌的生长由根际DO和pH值驱动，从而产生昼夜波动，且iRhizo-Chip是研究植物根际动态的一个有价值的工具。
枯草芽孢杆菌的昼夜波动生长是由根际中溶解氧（DO）和pH值的变化所驱动的