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水稻驯化是人类活动影响下的生物进化过程,与人类生存息息相关。阐明水稻驯化驱动的根际微生物组群落结构和功能变化规律,进而应用于改良、重组和构建栽培稻根际微生物组是农业发展重要增长点。现代栽培稻包括亚洲栽培稻（Oryza sativa）及非洲栽培稻（O.glaberrima）,由不同的野生种驯化而来,且独立起源于亚洲和非洲。本研究共以12种具有遗传关系的野生稻及栽培稻品种为研究对象,通过长期定位试验及控制试验,首先采用高通量测序技术（16S r RNA,ITS扩增技术及宏基因组学等方法）和GJAM模型确定了野生稻根际核心微生物资源,采用FARPROTAX预测其功能,揭示了这部分微生物资源有利于宿主植物生长;然后,对比野生稻和栽培稻根际微生物群落结构特征及多样性,明确了水稻驯化定向选择的细菌和真菌种类及结构变化;接下来,通过宏基因组学分析方法,进一步阐明了根际微生物的功能特性,解析了水稻驯化对根际微生物功能的变化特征,特别是对碳氮代谢功能途径的影响;最后,通过植物遗传育种的手段,探讨了水稻驯化对根际微生物群落组装的调控机制。主要结果如下:（1）系统地采集了保护40余年的原位东乡野生稻和移位保护苗圃东乡野生稻的根际土壤样品,通过GJAM模型确定了野生稻具有44个核心ASVs,其中35个根际核心细菌和9个核心真菌。细菌ASVs分别属于放线菌门、绿弯菌门、后壁菌门、芽单胞菌门、硝化螺菌门、变形菌门和Rokubacteria。9个核心真菌ASVs分别来自于子囊菌门、担子菌门、罗兹菌门及未鉴定真菌门。移位保护苗圃野生稻根际核心细菌中具有9个相对丰度更高的ASVs,分别来自于Haliangium、Anaeromyxobacter、Bradyrhizobium、Bacillus、Conexibacter、Beijerinckiaceae和Anaerolineae。此外,受核心微生物类群的丰度影响,核心微生物类群与土壤特性的相关性在原位和移位保护苗圃不同。固氮、锰氧化、好氧化学异养、化学异养和铁呼吸是野生稻根际核心微生物的生态功能。（2）12种具有遗传关系的野生稻和栽培稻种植于相同条件下,排除土壤等环境因素的影响,并在水稻扬花期,采集根际土壤样品,利用ITS扩增子测序比较了野生稻和栽培稻根际真菌群落的结构特征,并采用FUNGuild预测了根际真菌功能。结果表明,驯化提高了水稻根际真菌群落α多样性指数,这与Acremonium、Lecythophora等真菌在栽培稻根际富集有关。共现网络结果表明,野生稻根际真菌共现网络复杂度高于栽培稻,其中,AMF和土传真菌分别与其他真菌具有更多的正相关和负相关关系。（3）利用宏基因组学技术研究了野生稻和栽培稻根际细菌群落及功能特征,结果表明,野生稻和栽培稻根际细菌群落结构和功能特征具有显著差异。在野生稻根际中,与碳代谢和氨基酸代谢相关的特定基因显著富集,而与氮代谢、氨基酸代谢、辅因子和维生素代谢、脂质代谢、外源生物降解和次生代谢物的生物合成相关基因则主要富集于栽培稻根际中。其中,野生稻和栽培稻根际微生物组的甲烷代谢途径具有显著差异。通过对非洲野生稻、亚洲野生稻与其相关栽培稻进行比较发现,野生稻根际微生物中甲烷合成和利用的基因相对丰度显著高于栽培稻。（4）对比野生稻和栽培稻根际,参与N2O合成和还原的基因相对丰度在栽培稻根际较高,这表明栽培稻根际微生物组在N2O合成和还原方面保持着不同的生态平衡。研究表明amo A、amo B和amo C基因与N2O排放具有显著正相关关系,而栽培稻根际具有较高的amo A、amo B和amo C基因丰度,这表明水稻驯化极可能增加了N2O排放量。野生稻根际固氮基因相对丰度显著高于栽培稻根际,这表明野生稻具有合理的养分获取策略,即利用固氮根际微生物组提供可吸收的氮素,以增强对环境胁迫的抵抗力。野生稻和栽培稻根际微生物组的宏基因组共组装7个高质量的MAGs,它们属于Bradyrhizobiaceae、Bukholderiaceae、Oxalobacteraceae、Comanonadaceae、Geobacteraceae、Gallionellaceae、Syntrophaceae和Nitrospiraceae等类群。所有这些MAGs均含有氮循环功能基因,即参与异化硝酸盐还原、硝化和反硝化途径。（5）受植物遗传调控机制的影响,不同世代水稻根际的α多样性和群落结构发生了显著变化。这些差异主要与细菌Anaerolineaceae和Nitrospiraceae及真菌Lasiosphaeriaceae、Mycosphaerellaceae和Ustilaginaceae有关。受亲本野生稻影响的根际细菌群落可能参与碳氮代谢,而受野生稻亲本影响的根际真菌群落可能有助于水稻生长。受亲本栽培稻影响的根际细菌群落主要参与甲烷代谢,一些根际真菌群（Mycosphaerellaceae、Ustilaginaceae、Kickxellaceae和Helotiaceae）可能会引起植物患病。协惯性分析、类间分析和广义差异模型分析表明,协方差的强度取决于水稻自交代数,杂交F1代根际细菌和真菌群落之间的协方差更强。从F1到F4代逐渐减少了根际细菌和真菌群落的共组装以及水稻根际微生物群落间的共生关系。综上所述,水稻驯化逐渐丢失了野生稻根际有利于甲烷氧化和固氮等资源获取的微生物群落及功能。若将这部分丢失的有益微生物合理应用于改良现代栽培稻,将有利于调控现代栽培稻,实现减肥增效。因此,我们的研究为现代栽培稻根际微生物的改良、重组和构建奠定理论基础,对于粮食安全及国民经济持续稳定发展,具有重要的指导意义和科学价值。