Nature Reviews Microbiology综述 | Nature Reviews Microbiology：对大多数未培养微生物进行创新性培养 本文由永稷编译 荷兰瓦赫宁根大学微生物实验室Thijs J. G. Ettema等人于2020年10月22日在Nature Reviews Microbiology发表题为《Innovations to culturing the uncultured microbial majority》的文章，该综述对微生物分离培养经典方法、分离培养未培养微生物所面临的阻碍以及新兴分离培养未培养微生物创新性方法进行了综述，为今后微生物培养组实验中微生物的分离培养提供了借鉴。 摘要：尽管微生物基因组学发展迅猛，但是通过实验方法对微生物生物学、生态学及进化进行研究也很重要。由于绝大多数古菌和细菌仍然不可培养，有关其特性仍知之甚少，对其进行培养是对他们进行研究的先决条件。高效培养策略的重视和需要，使得有关微生物培养方法和技术得到了长足的发展。本综述重点对分离培养新型微生物过程中常见的阻碍以及用于靶向或高通量培养微生物的新兴、具有创新性的方法进行讨论。同时，本综述对最新成功分离培养古菌和细菌的例子进行列举，以期为未来对关键微生物的培养提供借鉴。 原名：Innovations to culturing the uncultured microbial majority 发表时间：2020.10 通讯作者：Thijs J. G. Ettema 通讯作者单位：荷兰瓦赫宁根大学微生物实验室 doi：https:///10.1038/s41579-020-00458-8 原文链接： https://www./articles/s41579-020-00458-8 科研| Nat Rev Microbiol：肠-脑轴在行为异常和脑部疾病中的作用 本文由 Dr. he编译。 摘要：肠道细菌与其宿主通过“肠-脑轴”的双向动态通讯，共同调节免疫、代谢和神经系统的发育和功能，这是一个引人注目的跨界共生现象。这些过程可能会影响人类健康，因为某些动物行为似乎与肠道细菌的组成有关，微生物群落的破坏也与一些神经系统疾病有关。大多数关于宿主微生物群相互作用的见解来自动物模型，它们是研究连接肠道和大脑的各种途径的重要工具。然而，将复杂的人类疾病转化为还原为动物模型有其固有的复杂性和明显的局限性。在这篇综述中，我们讨论了肠道微生物群和大脑之间复杂而关键的联系的新出现和令人兴奋的证据，以及肠道微生物群对神经系统疾病的潜在影响。生物医学这一前沿领域的不断进步可能会对人类健康产生切实影响。 原名：The gut microbiota–brain axis in behaviour and brain disorders 发表时间：2020.10 通讯作者：Livia H. Morais, Henry L. Schreiber IV & Sarkis K. Mazmanian 通讯作者单位：加州理工学院生物与生物工程系 doi：https:///10.1038/s41579-020-00460-0 原文链接： https://www./articles/s41579-020-00460-0 PNAS科研 | PNAS: 全球海洋沉积物中微生物群落的多样性特征 本文由橙编译 摘要：海洋沉积物中的微生物对全球生物量的贡献巨大，是地球系统的重要组成部分。海底沉积物既包括好氧微生物生态系统，也包括厌氧微生物生态系统，它们在不同的地质时期依靠非常低的生物可用能量长期生存。然而，海洋沉积微生物群落的分类多样性及其在全球范围内的空间分布一直没有得到深入的调查和研究。作者调查了来自40个不同地点的299个全球分布的沉积物岩芯样品，这些样品位于海底以下0.1-678米的深度。通过测序共获得了超过4700万条16S rRNA基因序列，较大的测序通量使得所有样本能够进行准确比较。统计分析表明，物种分类组成、沉积有机碳浓度和溶解氧之间存在显著的相关性。物种-区域拟合关系模型发现海洋沉积物中古菌和细菌的物种丰富度分别为7.85×103~6.10×105和3.28×104~2.46×106，表明海洋沉积物的微生物丰富度大小可以与表层土壤的丰富性和海水的丰富度相媲美。 原名：Global diversity of microbial communities in marine sediment 发表时间：2020.10 通讯作者：Fumio Inagaki 通讯作者单位：日本海洋-地球科技研究所 doi：10.1073/pnas.1919139117/-/DCSupplemental mSystems科研 |mSystem：肠道菌群和宿主温度调节对环境温度波动的响应(国人作品) 本文由国民少女编译 中国科学院动物研究所王德华教授等人于2020年10月20日在微生物学顶级期刊mSystems发表题目为《Gut Microbiota and Host Thermoregulation in Response to Ambient Temperature Fluctuations》的文章，该研究表明动态肠菌群可响应间歇性温度波动而在温度调节中赋予宿主可塑性。此外该研究表明，在进化过程中，低温度是驱动哺乳动物及其肠道菌群之间共生的关键线索。 摘要：环境温度（Ta）是影响表型可塑性的重要因素。可塑性对于动物适应环境通常是有益的。肠道菌群在调节宿主的生理和行为过程中至关重要。然而，在环境因素反复波动的条件下，肠道微生物群是否在调节宿主表型可塑性中发挥作用很少。我们使用间歇性的Ta适应来测试以下假设：肠道微生物群的可塑性赋予宿主代谢适应Ta波动的能力。使蒙古沙鼠（Meriones unguiculatus）在5°C至23°C，37°C至23°C或23°C至23°C的间歇条件下适应3个周期（共3个月）。间歇性环境温度适应引起静息代谢率（RMR），血清甲状腺激素和核心体温（Tb）的变化。我们进一步发现，微生物群落的β多样性随环境温度的变化而变化，并且在3个周期中表现出不同的响应。一些特定的细菌对环境温度更加敏感，并且在环境温度适应过程中与宿主动态代谢可塑性有关。另外，用抗生素处理的沙鼠的肠道菌群耗竭会损害代谢可塑性，特别是在低环境温度时，而补充丙酸酯作为一种能源则改善了抑制的产热能力并提高了寒冷时的存活率。这些发现表明，肠道菌群及其宿主在反复适应后均更具适应性，动态肠道菌群及其代谢产物可响应环境温度的波动而赋予宿主温度调节的可塑性。这也意味着低环境温度是在进化过程中推动哺乳动物及其肠道菌群之间共生的关键线索。 原名：Gut Microbiota and Host Thermoregulation in Response to Ambient Temperature Fluctuations 通讯作者：王德华 通讯作者单位：中国科学院动物研究所 doi: 10.1128/mSystems.00514-20 原文链接： https://msystems./content/5/5/e00514-20 Frontiers in Microbiology科研 | Frontier in Microbiology：英国塞拉菲尔德的高放射性储存设施中稳定氢驱动微生物群的鉴定 本文由永稷编译 英国曼彻斯特大学地球与环境科学学院Jonathan R. Lloyd等人于2020年10月26日在Frontier in Microbiology发表题为《Identification of a stable hydrogen-driven microbiome in highly radioactive storage facilities in Sellafield, UK》的文章，本研究通过多个取样点、取样时间的实验设计，结合qPCR、高通量测序及培养组学技术对废核燃料储存池（INP）这一极端环境的微生物群落进行研究。为微生物生态研究中微生物群落变化的动态监测、核心菌群的组成及其亲缘关系和功能的研究具有重要的借鉴意义。 摘要：核能一直是英国能源组合的重要组成部分，塞拉菲尔德（Sellafield）基地被用于发电，最近进行后处理以及核燃料活动退役。在进行再处理之前，将废核燃料储存在水塘中，该水塘具有很高的背景放射性和高碱度（以尽量减少燃料腐蚀）。尽管存在这些挑战性条件，但仍检测到微生物群落。为了进一步了解极端环境中存在的微生物群落，对位于Sellafield的室内、高碱性、贫营养和放射性废燃料储存池（INP）进行了分析。从INP内的采样点以及向池塘供水的进样罐（FT）中收集水样，并在为期30个多月的时间内，进行16S和18S rRNA基因测序。结果仅成功扩增了16S rRNA基因，说明INP中的微生物群落主要由原核生物控制。针对16S rRNA基因的定量聚合酶链反应（qPCR）分析表明，样品中存在细菌细胞数量为104-106 mL-1，且数量随着时间的延长而增加。对8个采样时间点的样品进行了Illumina MiSeq测序，以鉴定其中占主导地位微生物群落。16SrRNA基因序列分析表明，FT和INP样品中70%和97%的OTU属于属变形菌门，主要为α和β变形菌纲的细菌。其余的OTU主要为酸杆菌门、拟杆菌门和蓝细菌门。总体上，噬氢菌属、弯曲杆菌属、紫杆菌属、红育菌属、单胞菌属、沉积细菌属、玫瑰球菌属和鞘氨醇单胞菌属为丰度最高的属。在INP中，与噬氢菌属物种最密切相关的生物体的存在表明，氢作为一种能源的代谢，很可能与储存的燃料引起的水的水解有关。通过一系列营养缺乏和丰富的培养基对微生物进行分离培养，结果仅获得了池塘水群落中相对较少的微生物（来自拟杆菌门）。由此可见，对于核设施这一极端环境中微生物组的研究，基于DNA的高通量测序技术较培养组学技术而言更为适合。 原名：Identification of a stable hydrogen-driven microbiome in highly radioactive storage facilities in Sellafield, UK 通讯作者：Jonathan R. Lloyd 通讯作者单位：英国曼彻斯特大学地球与环境科学学院 doi: 10.3389/fmicb.2020.587556 原文链接： https://www./articles/10.3389/fmicb.2020.587556 科研 | Frontiers in Microbiology：突尼斯沿海水域（南地中海）物理和营养盐梯度下原核生物多样性和分布特征 本文由小伊编译 摘要：原核生物在海洋生态系统的生物地球化学循环中起着重要作用，但关于其物种多样性及组成、对南地中海沿海水域生态功能的贡献作用了解甚少。本研究调研了重要理化因素干扰下，突尼斯水域沿岸中细菌群落和古菌群落的多样性特征。基于16S rRNA基因的扩增子测序结果显示，突尼斯湾北部原核生物的多样性高于东南部水域（加贝斯海湾）。鉴定出的主要微生物类群有α-变形菌纲（40.9%），γ-变形菌纲（18.7%）, 海洋II类广古菌门（11.3%)） 和蓝细菌门（10.9%）。其中，交替单细胞菌目，原绿球藻属和Pelagibacterales分支的相对分组在南部和北部海湾之间具有显著差异，而古生念珠菌，聚球藻属和Pelagibacteraceae （SAR11）的相对丰度没有显著南北差异，且未观测到显著相关的环境因子。随着盐度、密度和营养元素（NH4+和/或PO43-）梯度的增加，南部水域中的假交替单胞菌属和交替单胞菌属的丰度显著增加，而SAR11的分支1b/IV和原绿球藻属在加贝斯湾海域中在浅海、高盐和营养盐环境中丰度减少。红杆菌属和聚球藻属及叶绿素水平成正相关，暗示与浮游植物的生物量有关。本研究通过对突尼斯海域水体中微生物群落的分析，提供了对地中海南部浮游原核生物群落组成的初步见解，对于深入研究浮游植物在海洋生态系统生物地球化学循环中的作用具有重要支持作用。 原名：Prokaryotic diversity and distribution along physical and nutrient gradients in the Tunisian coastal waters (South Mediterranean Sea) 发表时间：2020.10 通讯作者：Marianne Quéméneur 通讯作者单位：法国地中海海洋研究所(MIO) doi：10.3389/fmicb.2020.593540 原文链接： https://www./articles/10.3389/fmicb.2020.593540/abstract 科研| Frontiers in Microbiology：茶花引入小麦系统后改变土壤微生物丰度 本文由木木编译。 摘要：十字花科的茶花[Camelina sativa(L.)Crantz]是美国西北太平洋内陆地区以小麦(Triticum aestivum L.)为主的种植系统的潜在替代作物和油料生物燃料作物。研究者调查了这种相对较新的轮作作物对土壤微生物群落的影响。2007年在华盛顿州林德市开始了为期8年的种植系统实验，以比较冬小麦（WW）-山茶（C）-休耕（F）的3年轮作与典型的2年WW-F轮作。在年均降水量<300毫米的PNW旱地的156万公顷耕地上，绝大多数农民采用的是单作WW-F系统。使用磷脂脂肪酸分析（PLFA）从2010年开始的连续三年收集的土壤样品中测定微生物的丰度和群落组成。 主要结果：与WW-F轮作相比，在WW-C-F轮作中，真菌，菌根，革兰氏阳性和阴性细菌的丰度在3年期间均下降了。与WW-C-F轮作的WW相比，所有微生物脂质生物标志物在休耕期明显减少。2年的WW-F轮作显示出轮作阶段之间微生物脂质丰度和群落结构的差异很小。微生物丰度下降，群落结构在3年的WW-C-F轮作中发生了变化，这可能是由于引入了十字花科作物，以及随后长达13个月的休耕。 研究表明：山茶花与休耕期相结合，可能会破坏历史上WW-F单作下已经变得稳定的微生物群落。这种扰动有可能影响由小麦适应的微生物群落提供的土壤过程。然而，随着WW-C-F轮作中WW的微生物丰度恢复到WW-F轮作中观察到的类似水平，这种干扰似乎是短暂的。 原名：Decline in Soil Microbial Abundance when Camelina Introduced into a Monoculture Wheat System 译名：将茶花引入单作小麦系统后土壤微生物丰度下降 发表时间：2020.10.26 通讯作者：Jeremy Hansen 通讯作者单位：西北可持续农业生态系统研究（USDA-ARS），美国 doi: 10.3389/fmicb.2020.571178 PLoS ONE科研| PLoS ONE：生物入侵改变环境微生物：meta分析 本文由达达兔编译。 摘要：生物入侵对农业系统和自然系统都有影响，其损害程度可以从经济损失和生物多样性降低这两方面进行衡量。关于入侵物种对动植物群落影响的文献很多，但是入侵物种对环境微生物这方面的研究很少。在本研究中，利用通用框架对公开发表的数据进行再分析，建立生物入侵对环境微生物群落影响的全局优化功能。结果表明，微生物多样性降低和微生物种群的变化与非原生物种有关。所以，生物入侵对宏观和微观的生物群落均有影响，其对自然生态系统的影响可能比预期的更严峻。在研究中还发现了一些未解决的问题，这促进我们进一步研究环境和入侵物种的多样化及入侵物种对季节和地理范围的影响。 原名：Biological invasions alter environmental microbiomes: A meta-analysis 发表时间：2020.10 通讯作者：Antonino Malacrinò 通讯作者单位：俄亥俄州立大学生态和生物学系 doi：https:///10.1371/journal.pone.0240996 Critical Reviews in Microbiology综述|Critical Reviews in Microbiology：是否有证据表明肠道细菌通过胎盘转移从而在婴儿肠道的定殖中起作用?-一项系统性的综述 本文由莫沉编译。 摘要：肠道微生物在人体健康和疾病进展过程中发挥着重要作用。因此，深入了解包括婴儿期肠道定殖在内的微生物群落建立的关键影响因素至关重要。相关研究提出，人类第一次接触细菌是通过胎盘内的微生物组。然而，尽管目前已经发表了许多相关研究论文，胎盘内微生物组以及通过胎盘进行细菌转移到婴儿肠道内的可靠性目前还不清楚，上述概念目前还存在一定争议。因此，本文对健康母亲的胎盘、羊水和脐带血中的微生物在婴儿肠道内定殖过程中的作用进行了系统回顾。目前，大多数的研究聚焦在胎盘组织，但也有一些关于羊水或脐带血的研究。已经发表的论文中，在研究方法上具有很大差异性，尤其是在样本的储存条件、DNA/RNA提取过程和微生物组表征方面。没有研究明确证实将正常胎盘微生物转移到婴儿肠道中。此外，该综述中的一些研究和随后发表的其他研究报告显示，与阴性对照相比，胎盘中存在微生物的证据甚少。综上所述，目前的相关研究是十分有限的，没有确凿的证据表明胎盘中的微生物群在婴儿肠道定殖中起到任何作用。 原名：Is there evidence for bacterial transfer via the placenta and any role in the colonization of the infant gut? – a systematic review 通讯作者：Matthieu Flourakis，Bettina Schelkle 通讯作者单位：欧盟国际生命科学研究所，比利时布鲁塞尔 doi：10.1080/1040841X.2020.1800587
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