Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics科研| Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics：气候对植物-微生物互作的扰动作用 本文由永稷编译 美国新墨西哥大学生物系Jennifer A. Rudgers等人于2020年11月2日在Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics发表题为《Climate Disruption of Plant-Microbe Interactions》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：植物与微生物之间的交互作用对于进化过程、群体动态、群落结构和生态系统功能具有重要影响。本研究通过调研气候变化对这些生态学互作的扰动作用，构建了一个理论框架来对不同时空尺度上植物-微生物对气候的响应机制进行归纳整合。通过将气候变化归因于植物-微生物互配的变化，包括植物与微生物互作对环境的依赖性、及其随着时间变化所发生的时间错配和伴随物种变化的空间错配。从而构建了一个新的关于植物-微生物互作缓解气候变化的模型，运用统计学的方法对日益多变的气候环境进行预测。基于此，本研究发现在气候扰动的修复过程中植物-微生物的互作发挥重要的作用。这一新的发现以颇具前瞻性的视角填补了气候变化与植物-微生物互作之间的研究空白，将来气候变化的研究提供了新的研究方向。 关键词：气候变化、干旱、互惠共生、非稳态，病原体、共生、气候变暖 原名：Climate Disruption of Plant-Microbe Interactions 译名：气候对植物-微生物互作的扰动作用 期刊：Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics IF：14.041 发表时间：2020.11 通讯作者：Jennifer A. Rudgers 通讯作者单位：美国新墨西哥大学生物系 DOI号：10.1146/annurev-ecolsys-011720-090819 原文链接： https:///10.1146/annurev-ecolsys-011720-090819 综述| Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics：花卉微生物组：植物，授粉和微生物的观点 本文由国民少女编译 加州大学戴维斯分校昆虫学和线虫学系Rachel L. Vannette于2020年11月2日在Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics期刊上发表题为《The Floral Microbiome: Plant, Pollinator, and Microbial Perspectives》的文章，本文从微生物的角度，更深入的阐明花卉微生物群落在生态和进化中重要性，以及它们在保护植物与传粉媒介相互作用中的作用。 摘要：花朵有时会拥有丰富而专业的细菌和真菌群落，这些群落会影响花卉表型以及与传粉媒介的相互作用。生态过程在多个尺度上驱动微生物丰度和组成的变化，包括植物物种之间，花组织之间以及同一植物上的花朵之间。微生物对花卉表型的影响变化表明，微生物代谢产物可以提示传粉媒介的存在或质量，但大多数植物不太可能依靠微生物来吸引或繁殖传粉媒介。从微生物的角度来看，花提供了在花之间分散的机会，但是微生物种类在这种分散上的需求和收益不同。目前尚不清楚花卉微生物在多大程度上影响花卉性状的进化，影响花卉访客的适应度以及对人为变化的反应。对这些现象的更深入了解可以阐明花卉微生物群落的生态和进化重要性，以及它们在保护植物与传粉媒介相互作用中的作用。 关键词：蜜蜂，微生物群组成，花粉酵母，授粉，物种相互作用，共生 原名：The Floral Microbiome: Plant, Pollinator, and Microbial Perspectives 译名：花卉微生物组：植物，授粉和微生物的观点 期刊：Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics IF：14.041 发表时间：2020.11 通讯作者：Rachel L. Vannette 通讯作者单位：加州大学戴维斯分校昆虫学和线虫学系 DOI号：10.1146/annurev-ecolsys-011720-013401 原文链接： https:///10.1146/annurev-ecolsys-011720-013401 Frontiers in Microbiology科研| Frontier in Microbiology：亚高山和城市生态系统中由微量元素、源水扩散和大型水库构成的河流微生物群落 本文由国民少女编译 美国杨百翰大学植物与野生动物科学系Erin F. Jones等人于2020年11月4日在Frontier in Microbiology发表题为《Stream microbial community structured by trace elements, headwater dispersal, and large reservoirs in sub-alpine and urban ecosystems》的文章，本研究通过多个取样点、取样时间的实验设计，结合冗余分析、多样性分析及构建共生网络模型对河流中的浮游细菌群落组成进行研究。对人类活动于河流微生物群落影响的研究具有重要的借鉴意义。 摘要：河流浮游细菌群落是水生生态系统和地表水质量的重要组成部分，由环境选择(即与或多或少有利的非生物条件相关的类群丰度的变化)和被动扩散(即生物的丰度和分布是水的运动的功能)所形成。这些过程是水文条件的功能，如停留时间和水化学，这是由人类基础设施调解。为了量化环境条件、扩散和人类基础设施(水坝)对河流浮游细菌的作用，我们测量了三个流域 (美国犹他州) 从亚高山到城市环境的河流中的浮游细菌群落组成。在测定的53个环境参数 (包括物理化学参数、溶质浓度和流域特征) 中，微量元素浓度利用冗余分析排序解释了浮游细菌群落组成的最大变异。因为水源和微生物的共性，微量元素可能与浮游细菌相关，以及/或环境选择为细菌创造了或多或少的有利条件。浮游细菌群落多样性沿河流连续体的部分下游地区减少，但在大型水库增加水停留时间的数量级上被破坏，这可能表明在这些地点环境选择和扩散的相对重要性发生了变化。共生网络表明，水库还对群落组成，不相似性（Bray-Curtis距离）和物种相互作用产生了重大影响。水库下游群落富集了厌氧孢菌科、产甲烷养甲基球菌科和铁转化酸性微生物，这表明替代性代谢途径在大型水库的次生中变得活跃。我们的研究结果表明，人类活动影响河流微生物群落，并通过改变生物地球化学循环对水质产生潜在影响。 关键词：浮游细菌，扩散，水化学，物种分类，城市，水库，群落构成 原名：Stream microbial community structured by trace elements, headwater dispersal, and large reservoirs in sub-alpine and urban ecosystems 译名：亚高山和城市生态系统中由微量元素、源水扩散和大型水库构成的河流微生物群落 期刊：Frontier in Microbiology IF：4.235 发表时间：2020.11 通讯作者：Erin F. Jones 通讯作者单位：美国杨百翰大学植物与野生动物科学系 DOI号：10.3389/fmicb.2020.491425 原文链接： https://www./articles/10.3389/fmicb.2020.491425/abstract Gut Microbes科研 | Gut microbes：亚精胺改善饮食诱导肥胖小鼠的肠道屏障完整性和调节肠道菌群功能 本文由莫莫编译 摘要：肥胖与肠道屏障功能受损和肠道菌群失调有关。亚精胺是一种多胺，起着诱导自噬的作用，对衰老相关疾病和代谢功能障碍的患者有重要的益处。然而，亚精胺治疗肥胖症的机制仍不清楚。在这里，我们展示了亚精胺的摄入与人类和老鼠的肥胖呈负相关。补充亚精胺可显著减轻饮食诱导肥胖(DIO)小鼠的体重并改善胰岛素抵抗。这些作用可能通过自噬途径和TLR4介导的微生物信号转导介导，从而减轻代谢性内毒素血症，增强肠道屏障功能。此外，亚精胺还会引起肠道菌群组成和功能的显著改变。使用抗生素去除肠道菌群后小鼠机体功能受损，再移植亚精胺干预后的肠道菌群则可减少小鼠的肥胖发生。这些变化可能部分是由产生短链脂肪酸的细菌Lachnospaceae NK4A136驱动的，肥胖者的NK4A136群减少，亚精胺干预后NK4A136的丰度增加。值得注意的是，Lachnospaceae NK4A136组的改变与亚精胺诱导的肠道屏障功能增强显著相关。我们的结果表明，补充亚精胺可能是一种可行的肥胖症治疗方法。 关键词：亚精胺；肠道屏障功能；肠道菌群；胰岛素抵抗；短链脂肪酸。 原名：Spermidine improves gut barrier integrity and gut microbiota function in diet-induced obese mice 译名：亚精胺改善饮食诱导肥胖小鼠的肠道屏障完整性和调节肠道菌群功能 期刊：Gut microbes IF：7.74 发表时间：2020.11 通讯作者：倪银华 & 傅正伟 通讯作者单位：浙江工业大学 DOI号：10.1080/19490976.2020.1832857 原文链接： https://www./doi/full/10.1080/19490976.2020.1832857 科研 | Gut microbes：一种绘制肠道微生物网络遗传结构的行为模型（国人作品） 本文由茗溪编译 宾夕法尼亚州立大学Claudia Gragnoli和北京林业大学邬荣领等人于2020年11月1日在 Gut microbes发表题为《A behavioral model for mapping the genetic architecture of gut-microbiota networks》的文章，本研究通过整合行为生态进化理论和网络科学，从大量肠道微生物群数据中开发了用于测量所有可能类型的微生物相互作用的数学描述符，包括互惠共生、拮抗作用和侵略等。在之前的研究中，我们设计了用鱼和细菌进行培养实验来验证这些描述符的生物学相关性。这些描述符提供的计算规则可以用来描述微生物群落组装背后的一般原则，它的显著优点在于其可简单灵活地为个体在任何分类水平上挖掘任何维度的肠道微生物相互作用网络。此外，通过回归宿主基因型上微生物网络的特性，我们开发了一个统计程序来测试和估计个体SNPs如何与网络特性相关联，并进一步可视化在人类肠道内发生的微生物相互作用的遗传结构。 摘要：肠道菌群可能在影响人体健康方面发挥重要作用。为了探索微生物与宿主关系的遗传机制，许多全基因组关联研究已经开始识别形成肠道微生物的宿主基因。越来越清楚的是，肠道菌群不仅通过单个微生物的作用而且通过它们的相互作用网络影响宿主过程。然而，系统表征发生在肠道细菌密集条件下的微生物相互作用已被证明是极其困难的。为了解决这个问题，本研究通过整合生态行为理论和遗传作图理论开发了一个计算经验法则。我们引入行为生态学理论来推导数学描述符，描述在一个合作与竞争的网络中微生物之间是如何相互作用的。我们估算了从这些描述符重建的肠道菌群网络的表现属性，并绘制了宿主驱动的微生物相互作用的网络图，还进一步整合路径分析和绘图理论，以检测和可视化宿主基因变异是如何通过干扰肠道菌群的相互作用来影响人类疾病。而为了证明这一概念，我们应用此模型分析了已发表的肠道菌群数据集，展示了它的有用性和潜力，以获得关于微生物在人类肠道中如何作用的新见解。该新模型提供了一个分析工具，揭示了微生物网络在连接基因型和终端表型的内表型作用。 关键词：肠道菌群，竞争，合作，经验法则，网络科学，qtl 原名：A behavioral model for mapping the genetic architecture of gut-microbiota networks 译名：一种绘制肠道微生物网络遗传结构的行为模型 期刊：Gut microbes IF：7.74 发表时间：2020.11 通讯作者：Claudia Gragnoli，邬荣领 通讯作者单位：宾夕法尼亚州立大学&北京林业大学 DOI号：10.1080/19490976.2020.1820847 原文链接： https://www./doi/full/10.1080/19490976.2020.1820847 mSystems科研| mSystems：α-亚麻酸改善高脂饮食小鼠多组织稳态与肠道菌群的相关性 本文由依然编译 云南农业大学盛军教授团队于2020年11月03日在mSystems 发表题为《Correlations between α-Linolenic Acid-Improved Multitissue Homeostasi s and Gut Microbiota in Mice Fed a High-Fat Diet》的研究文章，文章报道了亚麻酸对高脂膳食小鼠身体组分、血糖稳态、高脂血症、代谢性内毒素血症及全身炎症、白色脂肪组织(WAT)稳态、肝脏稳态、肠道稳态|肠道菌群的影响。研究表明肠道菌群，特别是某些特定细菌在ALA改善HFD小鼠多组织稳态过程中起着重要作用，不同的细菌可能有不同的调控分工。 摘要：已知亚麻酸(α-linolen acid，ALA)对高脂饮食引起的相关疾病有显著的调节作用，但其与肠道菌群和疾病相关的多组织稳态之间的关系知之甚少。本文系统研究了ALA对喂饲HFD(HFD)小鼠身体组分、血糖稳态、高脂血症、代谢性内毒素血症和全身炎症、白色脂肪组织(WAT)稳态、肝脏稳态、肠道稳态和肠道菌群的影响。研究发现ALA在不同程度上改善了HFD诱导的多组织代谢紊乱和肠道微菌群紊乱。重要的是，我们在肠道微生物群宿主参数之间建立了一个复杂而清晰的网络。几种特定的差异菌与寄主参数的改善显著相关。Rikenellaceae_RC9_Gut_group和Parasutterella与HFD诱导的“有害指标”呈正相关，与“有益指标”呈负相关。有趣的是，Bilophila与HFD引起的多组织代谢紊乱呈强烈的负相关，与大多数有益指标呈显著的正相关，这与它以前被描述为“潜在有害的属”不同。Turicibacter可能是ALA改善代谢性内毒素血症的关键益生菌，而Blautia可能在ALA改善肠屏障完整性和抗炎作用中起重要作用。本研究表明，肠道菌群，特别是某些特定细菌在ALA改善HFD小鼠多组织稳态过程中起着重要作用，不同的细菌可能有不同的调控分工。 关键词：α-亚麻酸，微生物稳态，多不饱和脂肪酸，肥胖 原名：Correlations between α-Linolenic Acid-Improved Multitissue Homeostasis and Gut Microbiota in Mice Fed a High-Fat Diet 译名：α-亚麻酸改善高脂饮食小鼠多组织稳态与肠道菌群的相关性 期刊：mSystems IF：6.633 发表时间：2020.11 通讯作者：盛军 通讯作者单位：云南农业大学 DOI号：10.1128/mSystems.00391-20 原文链接： https://msystems./content/5/6/e00391-20 mSystems | 地热塑造了意大利潘泰莱里亚火山土壤的微生物群落 本文由永稷编译 荷兰奈梅亨大学微生物学系Huub J. M. Op den Camp等人于2020年11月03日在mSystems发表题为《Geothermal Gases Shape the Microbial Community of the Volcanic Soil of Pantelleria, Italy》的文章，本研究通过气体化学组成和宏基因组学分析，对极端生境系统中独特的微生物群落及其功能进行研究，促进了人们对温室气体生产/降解这些自然热点的了解。同时，通过对宏基因组中检索到的微生物与已分离培养的微生物进行遗传关系比对，发现新的微生物种类，为具有关键作用微生物富集和分离奠定了基础，为解开极端生境微生物适应极端（热/嗜酸）条件的分子机理夯实了基础，也将为工业开发新的绿色酶催化剂和技术提供理论依据。 摘要：火山和地热环境低pH值、高温以及主要由CO2、CH4、H2S和H2混合气体排放的特征，形成化石自养性微生物群落。为了确定排放气体与微生物群落组成之间的联系，对地热区Favara Grande（意大利潘泰莱利亚）不同深度（1至50厘米）的土壤样品进行了气体化学组成和宏基因组学分析。气体成分的分析表明，CH4和H2具有作为微生物群落驱动力的潜力。宏基因组学分析表明，顶层细菌的相对丰度较高（1至10 cm），但古细菌的相对丰度随深度从32％增加到70％。特别是与甲烷八叠球菌有关的氢营养产甲烷古菌似乎在较深的层中具有较高的相对丰度（63％）。检测到的多种[NiFe]-加氢酶基因，表明H2是上层需氧微生物的重要电子供体。此外，由蠕孢菌和蛋白杆菌甲烷氧化菌所组成的细菌种群中，前者的相对丰度高出7.8倍。几种不同特性的甲烷单加氧酶和镧系元素依赖性甲醇脱氢酶（XoxF型）基因的表达，说明该微生物群落具有氧化CH4的代谢潜能。对CO2固定路径进行分析，发现存在Calvin-Benson-Bassham循环，Wood-Ljungdahl途径和最有代表性的碳固定途径——（反向）三羧酸（TCA）循环。这项研究表明，Favara Grande中的甲烷排放可能是地热活动和生物过程的结合，并进一步对与CH4和H2相关微生物种群的多样性进行研究。 特别强调：重要信息位于意大利Pantelleria火山岛上的Favara Grande自然保护区以地热气体排放和高土壤温度而闻名。这些火山土壤生态系统代表了温室气体排放的“热点”。独特的群落可能由生态系统中的极端生境条件所塑造，并且参与了碳、氢、硫和氮等元素的循环。宏基因组研究表明，在这种极端环境下，大多数微生物仅与已培养细菌具有较远的亲缘关系。本研究结果极大地增加了对温室气体生产/降解这些自然热点的了解，并将有助于富集和分离具有关键作用的微生物。分离得到的微生物将使得解开它们适应极端（热/嗜酸）条件的分子机理成为可能，也将为工业开发新的绿色酶催化剂和技术奠定基础。 关键词：宏基因组学、地热、甲烷、氢、甲烷营养、甲烷生成 原文链接： https:///10.1128/mSystems.00517-20 Journal of EcologyJournal of Ecology | 旱地草种群、菌根真菌和相关土壤生物群落的共域配对增强了互惠共生关系，改善了干旱胁迫 本文由永稷编译 美国科罗拉多州山地研究所及北亚利桑那大学林学院Michael J. Remke等人于2020年11月01日在Journal of Ecology发表题为《Sympatric pairings of dryland grass populations, mycorrhizal fungi, and associated soil biota enhance mutualism and ameliorate drought stress》的文章，本研究通过2个湿度不同的试验点、2种来源（相同和不同）的土壤进行接种、2种水分胁迫方式（极度或适度）的实验设计，对格兰马草与其共生真菌（丛枝菌根真菌及其他真菌）对水分胁迫的响应进行研究，为植物-共生微生物-环境因子三者之间的互作关系研究奠定了基础，为微生物与植物互作在抗逆植物表型中所发挥作用的研究提供了借鉴。 摘要：1. 有研究表明植物与其共生丛枝菌根真菌以及其他相关土壤生物群落的结构是由必需土壤养分的可利用性所决定的，而局部（微域）的适应性伙伴关系有助于其成功地获取土壤中有限（利用性低）的营养物质。本研究假设植物基因型会对其局部环境中的水分利用性产生适应性，而这种适应性与局部土壤环境中包括丛枝菌根真菌在内的的土壤生物群落有关。 2. 在相对湿润和干旱的试验点种植半干旱生态型的格兰马草，并在适度和极度土壤干旱处理下，通过接种同域或异域土壤来测定水分胁迫影响格兰马草响应土壤群落的变化程度以及丛枝菌根真菌与这些响应之间的关系。 3. 在极度干旱胁迫环境下，干旱试验点的生态型较湿润试验点的表现更好的适应性。当接种同域的土壤生物群落后，干旱和湿润试验点据对干旱胁迫表现较好的适应性。同域配对会产生更多的丛枝菌根真菌菌丝及丛生且隔膜较深的真菌。相对于适度的干旱胁迫而言，极度干旱胁迫有助于植物和真菌之间形成共生配对关系。 4. 本研究表明丛植菌根真菌共生有助于格兰马草对局部的水分利用性产生适应。这是基于随着水分胁迫的增加，丛枝菌根真菌菌丝及丛生且隔膜较深的真菌数量增加，植物囊泡减少的实验现象所得出的结论。菌丝及丛枝的丰度与植物生长相关，说明植物与丛枝菌根真菌的共生配对中，真菌的结构会被优化为以极少的共生成本最大化其有益功能发挥的程度。这为植物与其共生丛枝菌根真菌协同适应缓解干旱胁迫提供了强有力的证据。 5. 综上所述，本研究对局部土壤中栖居的植物共生菌在缓解水分胁迫中所发挥的作用进行了证明。发现植物根系的丛枝菌根真菌的结构与植物表型相关。同时，来自相同位点的植物和真菌之间的共生相对植物的生长具有正向的促进作用。 关键词：丛枝菌根、布氏菌根、气候变化、协同适应、干旱、局部适应、土壤生物 原名：Sympatric pairings of dryland grass populations, mycorrhizal fungi, and associated soil biota enhance mutualism and ameliorate drought stress 译名：旱地草种群、菌根真菌和相关土壤生物群落的共域配对增强了互惠共生关系，改善了干旱胁迫 期刊：Journal of Ecology IF：7.762 发表时间：2020.11 通讯作者：Michael J. Remke 通讯作者单位：美国科罗拉多州山地研究所及北亚利桑那大学林学院 DOI号：10.1111/1365-2745.13546 原文链接： https:///10.1111/1365-2745.13546 免费领取方法 关注《微生态》公众号，扫码联系微生态老师6（微信号M18002588624），备注《微生物最新研究进展文献包》，即可获得文献包。
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