本次文章分享一篇由丹麦罗斯基勒大学团队在《Microbiology Spectrum》平台上发表的一篇学术论文Seagrass-mediated rhizosphere redox gradients are linked with ammonium accumulation driven by diazotrophs。本文研究了海草通过其根系与微生物群落的相互作用在根际（rhizosphere）中如何增强营养物质的活化。
本文研究发现主要集中在海草（尤其是鳗草 Zostera marina）与其根际（rhizosphere）中的微生物群落之间的相互作用，以及这些相互作用如何影响氮循环。以下是主要的研究结果：
1.径向氧损失（ROL）和氧化还原梯度：海草通过其根系释放氧气（ROL），在根际形成氧化还原梯度。这些梯度与根际中高浓度的铵（氨氮）区域共定位。
2.微生物群落结构：不同的化学微环境在海草根际中选择了特定的微生物群落。例如，在富含铵的区域发现了较高丰度的 Bradyrhizobium，这是一种能够进行生物固氮的细菌。
3.固氮作用：研究发现，在富含铵的根际区域，Bradyrhizobium 细菌表达了固氮功能标记基因 nifH，表明它们在根际中活跃，并可能与海草形成共生关系。
4.硫化物和铵的分布：ROL 导致了根际中硫化物的异质性氧化，从而在局部解毒了这种由沉积物衍生的植物毒素。同时，研究也发现在这些氧化还原梯度中铵的浓度相对较高。
5.微生物多样性和活性：研究通过结合化学成像与微生物群落和基因表达分析，揭示了多种生物地球化学途径和微生物参与者可以导致根际中铵浓度的升高。
6.生态和生物地球化学功能：海草根际释放的氧气对根际微生物群落的结构和功能有重要影响，包括生物和非生物沉积物解毒、营养物质的溶解、铵的局部生产，以及可能促进甲烷氧化，从而潜在地减少海草根际温室气体排放。
7.海草与环境的适应性：研究结果强调了海草如何通过与其根际微生物的相互作用来适应氮限制环境，提高其生产力。
这些发现为理解海草生态系统中的营养循环和微生物相互作用提供了新的视角，并强调了海草与其根际微生物群落之间的相互作用对海草生存和生产力的重要性。
在本文中，Planar Optode（平面光极）和DGT（薄膜扩散梯度）技术被联合使用来研究海草根际中的化学环境。下面是这两种技术是如何联用以及它们在研究中的作用：
Planar Optode（平面光极技术）：用于实时和高分辨率地成像溶解氧（O2）和pH值的分布。通过将特定的光敏染料嵌入到透明的薄膜中，可以对根际中的O2和pH进行可视化。在实验中，Planar Optode被安装在实验箱的可移动前壁上，以便从正面进行成像。
DGT（薄膜扩散梯度技术）：用于测量和映射根际中硫化物（以DGT凝胶形式）和铵（以DET凝胶形式）的浓度。通过将含有捕获剂的凝胶暴露于根际环境中，捕获剂与目标化学物质反应形成不溶性化合物，从而可以计算出化学物质的浓度。在实验中，DGT和DET凝胶被放置在实验箱的后面，通过一个细密的保护网进行部署，以便从后面进行采样。
这两种技术的联合使用允许研究人员同时分析根际中的多个化学参数，提供了一个全面的根际化学微环境的视图，研究人员能够揭示海草根际中复杂的生物地球化学相互作用，以及这些相互作用如何影响海草的健康和生产力。
DOI: 10.1128/spectrum.03335-23
智感环境团队基于平面光极技术开发了封闭式平面光极设备和便携式平面光极设备，并成功将其应用于沉积物-水微界面、水生动植物和土壤植物根际环境的研究，为环境研究提供了更便捷的方式。不仅如此，智感环境团队还拥有13年的DGT技术研发基础，目前已推出4系列共30余种DGT产品，其中包括：双模式DGT系列、平板式单面DGT系列、平板式双面DGT系列、平板式高分辨DGT系列。
