土壤中的微生物广泛分布于植物根际和土壤颗粒表面,倾向于形成高度组织化、系统化的多物种生物膜群落。多物种生物膜在自然环境中占据主导地位,生物膜中的各种微生物之间存在着复杂的协同作用或者是竞争作用。由于土壤中99%的微生物都不可培养,并且土壤是一个十分复杂的异质体系,导致目前人们对多物种生物膜内微生物互作知之甚少。本课题采集两种新鲜的水稻根际土壤（高产水稻根际土和低产水稻根际土）,在实验室建立早期土壤生物膜流动系统,将流动生物膜中可培养细菌进行分离培养,并培养收集1-7天内土壤生物膜,通过16S r DNA高通量测序分析早期土壤生物膜中微生物演替,应用结晶紫染色法、激光共聚焦显微镜、转录组学等分子生物学手段,研究多物种生物膜内微生物种间互作。获得主要结果如下:对两种水稻土生物膜细菌群落组成、动态变化进行分析可知,发现生物膜培养的第1天芽孢菌纲在两种土壤生物膜中占据主导地位,随着时间的推移,高产田生物膜中的芽孢菌纲逐渐被β变形菌纲所替代,而低产田生物膜中芽孢菌纲的优势地位被β变形菌纲和γ变形菌纲共同取代。就生物膜整体演替过程而言,两种生物膜在第1天菌种差异不明显,在第2天、第4天两种土壤生物膜中的微生物类型差异逐渐变大,在第7天差异又变小。从水稻土中分离出32株可培养细菌,从中选取7株成膜能力不同并分属于不同属的菌株,菌株进行四四混合,应用结晶紫染色发测定多物种生物膜生物量,研究结果表明,多物种生物膜生物量普遍比单一菌种最大的生物量高,35个组合中,20%的组合表现出抑制作用,80%组合生物量明显增加或者变化不大,说明多物种生物膜中协同作用比抑制作用普遍。组合Sphingomonas sp.G5、Pseudomonas koreensis strain G7、Flavobacterium johnsoniae strain G16和Microbacterium sp.D12形成的多物种生物膜,生物量提高明显,成膜能力低的Sphingomonas sp.G5、F.johnsoniae strain G16和Microbacterium sp.D12可显著地促进P.koreensis strain G7生物膜的形成,并减少多物种生物膜细胞的死亡数目。