摘要:

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摘要:人体微生态是人体内的微生物生态群落，是存在于人体组织和体液中的共生和病原微生物的总和，也是近年来发现的“新器官”，它在维持人体健康过程中扮演着重要角色。微生态与宿主间有着全面广泛的相互作用机制，微生态失衡与疾病的发生发展密切相关。本文概述了人体微生态与健康和疾病研究的重要意义，并对国内外研究进展作总结评述。

摘要:全球超过一半的人口患有口腔疾病，其医护费用与全球十大常见死亡病因的花费相当，而且口腔感染与早产、动脉粥样硬化、肝硬化、糖尿病、阿尔茨海默病等全身性或慢性疾病显著相关，因此，口腔微生物组一直是人类微生物组计划的主要研究对象之一。与人体其他部位比较，口腔微生物组研究具有取样快捷、宿主反应表征方便、干预手段直接有效等特点；同时，超过65%的口腔细菌类群已可培养，诸多代表性菌株的全基因组信息已破译。因此口腔微生物组在菌群内部调控网络及其与宿主互作机制、局部感染对远隔器官的影响机制、以及基于菌群的慢病早期预警等微生物组研究核心科学问题上具备作为模式研究体系与技术示范对象的重要优势。本文在分析口腔微生物组学国际、国内研究现状的基础上，建议尽快启动中国人口腔微生物组计划（China humanoral microbiome project, CHOMP），通过产学研协同攻关，开拓基于口腔菌群的口腔及全身系统性疾病的个体化预防、诊断及治疗策略。

摘要:人体微生物组计划开展近10年来，大量的研究显示人体微生物通过各种方式深刻地影响着人体健康。人体肠道内丰富多样的病毒构成了肠道病毒组，是人体微生物组的重要组成部分，和人体健康密切相关。本文综述了近些年国际上人体肠道病毒组研究的最新进展，分别从人体肠道病毒组的组成特征、肠道病毒组-细菌组-人体间的相互作用及其对人体健康的影响、病毒组研究的技术策略及挑战等方面进行了论述，探讨了肠道病毒组在人体疾病预防和治疗领域应用的可行性。

摘要:洞穴是由于岩石受到溶蚀或火山岩浆冷却形成的地下空间和通道。洞穴遍布世界各地，蕴藏着大量的微生物资源。洞穴内黑暗潮湿，温度相对稳定，营养比较贫瘠，是一种极端的生态系统，存在着高度特异性的洞穴微生物。对洞穴微生物组的研究，有助于认知洞穴微生物群体结构、组成及其地理学分布，加深对洞穴生态系统的理解，并为保护和开发洞穴资源提供指导。本文主要介绍了洞穴微生物组的研究方法，总结分析了洞穴微生物的研究进展，并着重阐述了含特殊化合物成分的洞穴中化能自养的特色微生物组。

摘要:[目的] 研究北极地区表层季节性融解冻土（活跃层）及埋藏于其下深层永久冻土（永冻层）的土壤呼吸速率、土壤微生物组差异和活性甲烷氧化微生物。[方法] 在相距2700 km的挪威斯瓦尔巴群岛和俄罗斯西伯利亚典型冻土区，共获得4个活跃层及4个永冻层土壤。模拟北极夏季近原位温度（10℃）培养土壤样品，测定土壤呼吸强度；利用稳定性同位素¹³CH₄示踪土壤甲烷氧化微生物核酸DNA；结合高通量测序16S rRNA基因，实时荧光定量qPCR及土壤理化性质分析，研究活跃层和永冻层土壤微生物群落差异及其对土壤呼吸的影响，揭示活性甲烷氧化微生物的群落组成。[结果] 西伯利亚冻土区土壤呼吸速率明显高于挪威斯瓦尔巴岛地区，其平均速率相差高达17倍。冻土区活跃层呼吸速率高于永冻层，活跃层约为61-7293 nmol CO₂/（g dws·d），而永冻层约为47-523 nmol CO₂/（g dws·d）。相应的，在所有活跃层中均发现变形菌和酸杆菌门共计10个微生物科的丰度显著高于永冻层，其中Hyphomicrobiaceae、Solibacteraceae和Sinobacteraceae是优势科，在活跃层中的相对丰度约为4.3%-18.6%，是永冻层的2.6-23.7倍，这些微生物可能是活跃层土壤呼吸强度较高的主要原因。稳定性同位素¹³CH₄示踪仅发现西伯利亚冻土活跃层能够氧化高浓度甲烷，其中的活性甲烷碳同化微生物为Methylobacterium和Crenothrix。[结论] 北极冻土区土壤微生物组存在明显的空间分异规律，并能较好解释土壤呼吸强度变化特征，而活跃层和永冻层垂直深度及其可能引起的物理化学因子可能是冻土区微生物组演替的主要环境驱动力。未来全球变暖情景下，永冻层逐渐融解并形成活跃层，其中的功能微生物将可能经历定向演替，并在北极冻土碳转化中发挥重要作用。

摘要:[目的] 探究在渤海沉积物中参与降解芘的关键细菌及他们之间潜在的相互关系。[方法] 构建以芘为唯一碳源的微宇宙培养体系驯化来自渤海的表层沉积物，借助Illumina Hiseq 2500获取驯化过程中的细菌群落组成，基于CCLasso算法及相对丰度数据预测细菌之间的相互作用关系以构建微生物生态网络。[结果] 30 d后芘的降解率为（67.07±2.37）%，细菌群落结构也发生了明显改变：Alphaproteobacteria、Flavobacteriia、Planctomycetia等的相对丰度明显增加，而Deltaproteobacteria、Anaerolineae及Spirochaetes等则明显减少。本研究获得一个由29个点143条边构成的微生物生态网络。分类已知的属中，Erythrobacter及Planctomyces等拥有较高的点度中心度。较强的互作关系发生在Erythrobacter 与Flavobacteriaceae、Alphaproteobacteria中的未知属之间。[结论] 在芘的微生物降解过程中，关键细菌之间存在紧密互作。Erythrobacter为关键细菌的代表属。

摘要:植物病害的微生物防治研究主要集中在植物、病原菌和生防菌三者的互作关系上，相对忽视了植物微生物组/群的作用。越来越多的研究表明，植物内生微生物、根围土壤微生物和叶围微生物均不同程度地参与了植物防病的机制。为了更好地了解相关进展，本文选择部分代表性研究，详述了植物微生物组/群的构成，并结合案例介绍了植物微生物组/群对寄主植物的防/致病作用、对植物病原菌致病性的影响，以及施用生防菌对植物微生物组/群的影响。微生物组学的发展为生防机制领域提出了新的研究思路，有利于发现更加科学的防治手段。

摘要:木食性白蚁是自然界木质纤维素的高效降解者，在长期进化过程中白蚁与其肠道微生物组协同作用发展出不同的纤维素降解机制。木食性白蚁具有分别来源于白蚁和共生微生物的两套纤维素酶系统。在低等白蚁中，木质颗粒经过白蚁前、中肠分泌的内源性酶初步消化后，在后肠共生鞭毛虫中被降解为乙酸、二氧化碳和氢。高等木食性白蚁在进化中丢失了鞭毛虫，木质颗粒经白蚁自身分泌的酶初步消化后，在后肠大量共生细菌的帮助下被有效降解。培菌类白蚁利用其菌圃中的蚁巢伞菌和肠道微生物协同作用降解木质纤维素。共生微生物在白蚁的氮素固定与循环、中间产物代谢及纤维素降解等过程中发挥了重要作用。学习和模拟白蚁高效降解木质纤维素的体系，对生物质能源的产业化发展具有积极的意义。

摘要:传统发酵食品风味独特、营养丰富，多采用自然接种方式进行生产，部分类型的生产技艺已具有数千年的历史。近年来应用新技术手段对传统发酵食品发酵过程进行的研究表明，传统发酵食品微生物组具有丰富的科学内涵和重要的应用价值。本文就我国传统发酵食品微生物组的基本特征、研究进展和发展方向进行了简要的评述。

摘要:[目的] 比较传统显微计数、单细胞分选和现代分子方法研究典型水稻土微生物组的细胞数量、物种组成及好氧甲烷氧化菌生理生态过程的技术特点。[方法] 针对水稻土中可提取微生物细胞（土壤细胞）及其DNA（细胞DNA）、单细胞DNA、土壤微生物组总DNA（土壤DNA），利用传统显微计数和实时荧光定量PCR（qPCR）方法，研究水稻土好氧甲烷氧化过程中微生物数量的变化规律；通过高通量测序16S rRNA基因技术，研究微生物物种组成的变化规律。[结果] 水稻土微生物组的传统显微计数结果显著低于现代分子方法qPCR，最高可达3个数量级。基于DAPI染色、CARD-FISH、细胞DNA及土壤DNA的qPCR定量结果分别为：（5.8-7.4）×10⁷、（1.7-1.9）×10⁷、（2.8-6.3）×10⁸、（1.5-2.7）×10¹⁰ cells/g。基于qPCR的水稻土好氧甲烷氧化菌数量为1.1×10⁷ cells/g，比传统显微计数方法高3个数量级。然而，当水稻土氧化高浓度甲烷后，所有方法均发现甲烷氧化菌显著增加，增幅分别为54倍（CARD-FISH）、388倍（细胞DNA）和45倍（土壤DNA）。在微生物分类学门的水平，细胞DNA（25个门）与土壤DNA（30个门）结果基本一致，均能较好地反映水稻土微生物组的群落结构，而单细胞DNA尽管检测到20个门，但偏好性较大，95%以上均为Proteobacteria。在微生物分类学属的水平，土壤DNA、细胞DNA和单细胞DNA分析均表明背景土壤含有7个好氧甲烷氧化菌的pmoA基因型，但氧化高浓度甲烷后，γ-Proteobacteria的2个属Methylobacter/Methylosarcina则成为优势类群。[结论] 土壤微生物的传统显微计数（DAPI和CARD-FISH）结果显著低于qPCR技术，相差1-3个数量级。qPCR定量土壤DNA和细胞DNA表明：水稻土可提取微生物细胞约占土壤微生物总量的2%左右，而好氧甲烷氧化菌的提取效率最高可达6%。细胞DNA在门水平能较好地反映水稻土微生物组成，但在属水平和土壤DNA有着较大差异。Planctomycetes微生物门的细胞易被提取，Acidobacteria门的微生物则较难被提取，而单细胞分选技术则偏好Proteobacteria。尽管传统方法和分子技术的分辨率明显不同，但均能较好地表征水稻土甲烷氧化的微生物生理生态过程。未来土壤微生物组研究应更加重视科学问题本身对技术手段的内在需求，最大限度发挥各种先进技术的优势。

摘要:最近研究表明，即便是处于同一种群中的微生物细胞，在基因转录和翻译、蛋白活性、以及代谢物丰度等多个水平都可能存在显著差异，说明微生物细胞间存在着多个层次上的异质性；同时，传统微生物学研究方法需要将所研究的微生物对象在实验室实现再次培养，然后对纯培养的微生物种群进行研究，这样往往造成实验室的研究结果无法真实地反映微生物细胞在自然界中的原始状态，急需发展新的原位研究手段；此外，自然界中的微生物目前只有极少部分可以在实验室中进行培养，仍有大量微生物无法通过传统方法进行发掘和研究。单细胞尺度微生物学为解决这些微生物学研究中的重要挑战提供了一种新的策略和技术思路，有望帮助我们更为直观、深入地了解每个细胞内部的状态，以及其在自然界的生理生态功能。本文对单细胞尺度微生物学研究的意义以及当前单细胞尺度微生物学的研究方法，特别是新兴的微生物单细胞组学方法进行了介绍。

摘要:高通量技术的迅猛发展促使微生物生态学研究获得了重大突破，掀起了元基因组学（Metagenomics）研究的热潮。元基因组学通常被定义为对未培养的环境样本中微生物群体的DNA序列分析。随着微生物组学数据的日益剧增，微生物大数据的高效管理与分析越来越受到研究者的关注。如何从海量的微生物组数据中挖掘出具有科研价值的数据信息并应用于实际问题成为当前的研究热点。目前已有很多计算生物学程序工具及数据库用于元基因组数据的分析与管理。本文主要综述了随着高通量测序技术的进步，国际上主要的微生物组计划及微生物组数据平台，如人类微生物组项目（humanmicrobiome project，HMP）、地球微生物组项目（earth microbiomeproject，EMP）、欧盟的肠道微生物组计划（metagenomics of humanintestinal tract，MetaHIT）、MG-RAST、iMicrobe、整合微生物组（integration microbial genomes，IMG）以及EBI Metagenomics等；介绍了微生物数据分析的主要流程与工具；提出了建设多源异构的微生物生态数据管理与分析系统的必要性。

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