microbial ecology

产前胎儿菌群 microbial ecology Microbiome

黏蛋白型O-聚糖

补充黏蛋白O-聚糖或有助于肠道菌群健康

肠道分泌的黏蛋白上富含O-聚糖，是很多肠道细菌的养料。ISME Journal发表的一项新研究表明，从猪胃黏蛋白中分离纯化的O-聚糖，能够减轻多种因素对肠道菌群的不良扰动，或能成为一种新型益生元。

黏蛋白型O-聚糖 Diseases microbial ecology 肠道菌群菌群扰动

环境变暖

Nature子刊：气候变暖影响动物肠道菌群

环境变暖对生物体、群落和生态系统有着不可忽视的影响。Nature Climate Change发表的一项研究表明，环境变暖可影响动物肠道菌群及其功能，这种作用可能是整个生态系统中复杂的群落互作的结果。

环境变暖 Climate-change ecology Climate-change impacts community ecology microbial ecology

宿主 - 微生物相互作用

共生菌在蜜蜂免疫系统中的重要作用（综述）

农药暴露、感染性疾病和营养威胁导致较高的蜜蜂死亡率和蜂群损失率。尽管对影响昆虫生理的应激因素的单一及综合效应的研究已有数十年之久，但缺少对蜜蜂共生微生物群落在抵抗环境应激方面的作用的研究。在人类中，抗生素的多代连续使用与许多当代疾病有关。近期发表于Trends in Microbiology的一篇综述，作者们对蜜蜂的情况得出了类似的结论，认为长期暴露于外源性抗菌物质会系统性地损伤蜜蜂体内的微生物群，并妨碍对健康至关重要的且适应宿主的共生菌的跨代转移。作者建议，应将对昆虫共生微生物群的影响纳入农业化学品风险评估的考量中。

宿主 - 微生物相互作用蜜蜂 host–microbe interactions probiotics insect immunity

粪菌移植

刘洋彧等：理解粪菌移植的生态学原理，辅助个体化益生菌设计

人肠道菌群是一个非常复杂的生态系统，但是我们对于其中的生态学原理还所知有限，这是研究菌群干预方法道路上的一大障碍。《Nature Communications》最新了发表来自哈佛大学医学院刘洋彧团队的研究，他们提出了一个可用于理解粪菌移植（FMT）治疗艰难梭菌感染的生态学原理的理论框架，并在此基础上开发了一种算法，能用于设计清除致病菌定植的个体化混合益生菌配方。这项研究对于加深人们对FMT生态学原理的认知，以及未来设计开发基于菌群的干预疗法，具有指导意义。

粪菌移植微生物生态学 Clinical microbiology Ecological modelling Ecological networks

神经炎症疾病

Nature：易感基因突变会不会引起神经炎症，肠道菌群或有决定性作用

C9ORF72基因的一种六碱基重复序列突变，是肌萎缩性侧索硬化症（ALS，又称渐冻症，一种神经退行性疾病）中最为常见的基因变异，易引起神经炎症。然而，并非所有携带该基因突变的人都会罹患ALS或相关疾病，提示环境因素在疾病发病中有重要作用。《Nature》发表的一项最新研究表明，在C9orf72缺陷型小鼠中，肠道菌群是系统和神经炎症的关键调节因素。这些发现再一次揭示了肠道菌群与遗传风险因素的相互作用对于疾病易感性和疾病进展的影响。去年《Nature》发表的另一项研究也探究了肠道菌群与ALS的关联（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1059816439），有兴趣的读者不妨两篇一起读读。

神经炎症疾病 Amyotrophic lateral sclerosis dementia microbial ecology neuroimmunology

微生物组分析工具

新算法改进稀疏型微生物组数据与表型的关联分析

探索微生物组与宿主表型的关联，以及揭示微生物与宿主的互作机制是整个领域关注的重大科学问题。然而由于微生物组数据通常稀疏性较强，现在关联分析工具一般无法得到理想的结果。本文提出了一种新型算法MiHC有效改善微生物组数据与表型的关联结果，该软件采用R语言编写，可访问 https://github.com/hk1785/MiHC 安装，使用方便；相信该软件的应用可对本领域有一定推动作用。

微生物组分析工具 Microbiome association studies microbial ecology Adaptive association analysis Higher criticism

肺囊性纤维化

Nature子刊：如何确定囊性纤维化肺部菌群中的活跃细菌？

要破译个别微生物类群对肺囊性纤维化发病机制的作用，需要对它们在感染部位的生态生理学有全面的了解。Nature Communications最近发表的研究，利用非典型氨基酸的生物正交标记（BONCAT）的方法，揭示了囊性纤维化患者肺部菌群翻译活性的广泛异质性。每个患病个体肺部都有一个独特的细菌群落，尽管群落的成员和相对丰度并不一定能预测翻译活性。本研究结果提示，用这种方式对细菌群落进行分析，或可通过识别具有翻译活性的细菌亚群来指导治疗策略。

肺囊性纤维化肺部菌群非典型氨基酸的生物正交标记 microbial ecology Microbiome

布氏田鼠肠道微生物

中科院动物所张知彬组揭示肠道微生物介导了降雨变化对田鼠种群的上行效应

小型啮齿动物的种群波动现象困惑了生态学家将近百年的时间，种群调节也因此成为了种群生态学中的经典问题。目前，从食谱-肠道微生物相互作用的角度，阐明降雨对种群的上行效应的研究少之又少。本研究中，作者分别开展了野外大型人工增雨实验和室内食谱功能的验证实验。该项研究提供了降雨通过食谱-肠道微生物互作的途径发挥对种群上行效应的实验证据，同时，强调要多多关注动物种群在响应气候变化时，宿主肠道微生物从中起到的重要作用。本研究验证了肠道微生物在降雨对种群的上行效应中发挥的作用机制。

布氏田鼠肠道微生物降雨上行效应羊草短链脂肪酸

限菌动物模型

定植人类粪菌的小鼠，其肠道菌群与人的相似度有多高？

将人体菌群移植给无菌小鼠，是研究菌群与疾病关系的重要试验手段。《ISME Journal》发表的一项最新研究，通过分析序列变异（sequence variant）数据，来确定哪些供体细菌成功植入到受体小鼠中。结果表明，受体小鼠的菌群仅能在一定程度上反映供体菌群的组成。这些发现再次提示人们，动物模型中得到的结论能否直接外推到人体，需要打个问号。

限菌动物模型 microbial ecology Microbiome 微生物生态学肠道菌群

病毒组

“可爱”背后：企鹅可能也是重要病毒库

有观点认为企鹅等南极动物面临的病原体暴露压力较低，导致其在其它环境中的疾病易感性增强。《ISME Journal》上发表的一项最新研究，对3种南极企鹅的体内及体表寄生虱的RNA病毒组进行了测序分析，发现企鹅携带的RNA病毒多样性与其它区域（如澳大利亚）的水鸟类似，提示企鹅也是重要的病毒储存库。

病毒组 community ecology microbial ecology Molecular ecology Phylogenetics

微生物生态学

Nature子刊：用宏观生态动力学表征肠道菌群

肠道菌群是一种动态的生态系统，但我们目前对控制微生物动力学的生物学过程仍然知之甚少。Nature Microbiology近期发表的一项研究，利用宏观生态学方法分析人和鼠的肠道菌群时序数据，表明如同其他的宏观生态系统一样，肠道菌群的动态也可以通过多种定量关系来表征，并利用观察到的宏观生态关系鉴定了受环境变化影响的特定细菌类群。

微生物生态学 Microbial communities Ecological modelling microbial ecology 生态建模

饮食-菌群-宿主互作

肠道菌群在宿主生态位分化中的作用

如果肠道微生物在短期内影响宿主的行为生态学，在进化过程中，它们可以推动宿主生态位的分化。发表在The ISME Journal上的一项研究探讨了这种可能性。作者收集了具有不同食性的冕狐猴（Propithecus diadema）、大狐猴（Indri indri）、毛狐猴（Avahi laniger）和鼬狐猴（Lepilemur mustelinus）2013年至2017年的粪便样本，分别采用扩增子测序、宏基因组测序和核磁共振波谱，对肠道菌群结构和功能与结肠代谢组进行整合分析。结果表明，狐猴具有物种特异性的肠道菌群、宏基因组和代谢组，这些都与它们的饮食特点有关。特殊的肠道菌群和相关的胃肠道形态使食叶狐猴能够耐受资源波动，帮助狐猴从难以消化吸收的资源中获得营养，也许最终促进了宿主物种的多样性的形成。

饮食-菌群-宿主互作生态位适应 biodiversity Conservation biology microbial ecology

舌苔菌群

Cell子刊：揭示舌背菌群的空间结构

《Cell Reports》近期发表的一项研究，通过成像和测序分析，研究了舌苔上不同细菌的空间分布结构特点，强调了在物种水平上的高分辨率成像对于研究菌群及其与宿主互作的重要性。

舌苔菌群 Oral microbiome fluorescence imaging microbial ecology spatial organization

菌群结构影响因素

肠道菌群组成、功能及耐药组主要受生活方式影响

通过对比不同生活方式下、不同地理区域中的相近物种，可分析宿主生活方式、地理因素及宿主物种对肠道菌群的影响。ISME Journal上发表的一项最新研究，通过对比生活在刚果的野生黑猩猩及大猩猩、生活在野生动物附近的刚果人、生活在美国的圈养黑猩猩及大猩猩的肠道菌群，发现相比于地理因素，菌群的组成、功能及耐药组受到生活方式的影响更大。同时，该研究鉴定出了一系列新的抗生素耐药基因。

菌群结构影响因素 metagenomics microbial ecology Microbiome 耐药组

抗生素耐药性

华南农大团队：环境变化影响肠道菌群和耐药基因组成

人体胃肠道是一个开放的生态系统，可直接或间接从外部环境中（例如食物、水、土壤和动物）中获取微生物。但是，环境与人类肠道菌群之间微生物交换的程度和持续时间仍未得到很好的理解。养殖环境因富含大量的微生物，成为菌群和耐药基因交换研究的热点地区。华南农业大学刘雅红团队与合作者近期在Nature Communications发表研究发现，猪场的职业暴露会影响人的肠道微生物组，从而导致潜在动物病原菌和抗生素耐药基因在肠道内的富集。比较学生与猪场工人及猪场环境的宏基因组样本，发现在学生、工人和环境间普遍存在菌株和耐药基因交换。该研究揭示了生活环境的短暂变化是如何以及在多大程度上塑造了人类肠道菌群及其耐药性。

抗生素耐药性 Antimicrobial resistance metagenomics microbial ecology Microbiome

脆弱拟杆菌

Nature子刊：hsRNA-seq揭示出脆弱拟杆菌在结肠不同空间的生理机能

《Nature Microbiology》发表的文章，利用杂交选择RNA测序（hsRNA-seq）对分布在小鼠结肠腔、粘液或上皮组织的脆弱拟杆菌进行转录组分析，揭示出其在结肠不同空间的生物机能。同时，与传统RNA-seq相比，hsRNA-seq对粘液和组织的脆弱拟杆菌基因组的读写能力分别提高了48倍和154倍，可对不同生物地理位置进行高保真的比较。

脆弱拟杆菌 Bacterial host response microbial ecology Microbiome RNA sequencing

菌群-环境

Nature子刊：一项对菌群如何响应温度变化的预测性研究

Nature Ecology & Evolution发表的文章，开发了一个可以预测生长速率不同的细菌种群间如何受到环境温度变化影响的模型，发现在任何给定的死亡率下，较高的温度通过增加生长较快的物种死亡率而有利于生长较慢的物种。

菌群-环境温度影响 microbial ecology 研究论文 Feng Lin

鸡肠道菌群

鸡肠道微生物再添新成员

鸡是大部分人非常重要的蛋白质来源，鸡盲肠微生物群通过短链脂肪酸的产生、氮的再循环和氨基酸的产生在鸡的营养中起着关键作用。通过控制鸡的盲肠微生物群可能提高鸡的生产能力，因此我们需要对鸡肉中存在的细菌类型及其营养功能有一个很好的了解。《Genome Biology》上发表的一项研究对鸡盲肠菌群进行宏基因组测序，组装了许多新的基因组，并明确了品系、饮食方式和性别对鸡肠道菌群丰度及体重的影响。该研究丰富了鸡盲肠微生物群的组成，为鸡肠道菌群的功能研究奠定了基础。

鸡肠道菌群 microbiota chicken metagenome microbial ecology

海洋菌群

Cell：复杂而多样的海洋浮游菌群

海洋细菌和古菌在全球生物地球化学中扮演重要角色。Cell近期发表的一项研究，使用随机化的单细胞基因组学方法构建了1个全球热带海洋参考基因组（GORG-Tropics）数据集，揭示了海洋浮游细菌和古菌的复杂和多样性。

海洋菌群 genomics Reference database microbial ecology plankton

微生物生态学

Cell：PopCOGenT新方法鉴定微生物基因组间的基因流动

2001年人类基因组发布后，进入了后基因组时代，开展人类基因组的多角度挖掘，伴随着一系列的方法和软件的开发，实现了更多研究问题的手段。近年来微生物组研究也积累了大量数据，以人类微生物组计划公布的数据为基础，大家可以将之前很多想法付诸实践。近期Cell就有多篇基于HMP数据挖掘的文章，如本周内同期发表的《Cell：20种宏基因组学物种分类工具大比拼》（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1033790381）、《Cell：挖掘人体菌群中不为人知的小蛋白》（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1056603186）。本文是又一篇基于人类微生物组数据挖掘并开发方法的Cell文章，套路值得学习，软件值得跟进和使用。

微生物生态学 Reverse ecology microbial ecology Population structure population genomics

胎盘菌群

Nature：健康人类胎盘可能没有菌群

胎盘有无菌群是很有争议的话题，此前有研究显示胎盘中可能存在菌群，且菌群组成可能影响妊娠结局，但也有研究认为这些菌群可能是来自试验污染。Nature最新发表了来自剑桥大学的研究，用严格的实验设计（包括不同的分娩和取样方式、阴/阳性对照、多种DNA提取和测序方法等），对500多个胎盘样本进行检测，表明绝大多数胎盘在分娩前应该都是无菌的——几乎所有的胎盘细菌信号都能找到其污染来源。唯一例外的是一种叫做无乳链球菌的致病菌，确实存在于很小比例的胎盘中，但与不良妊娠结局没有显著关联。这些结果为“胎盘无菌群”添加了一枚很有分量的砝码，也提示正常情况下人肠道菌群的最初定植恐怕不是发生在子宫内。

胎盘菌群 Infectious-disease epidemiology metagenomics microbial ecology Microbiome

功能特征

如何在组学风靡的条件下充分挖掘微生物生态学领域的“黄金”

基于特征的微生物生态研究方法经常被微生态领域研究者使用，但对于这个概念却不经常提及，直接的特征包括微生物的形态特征，代谢特征等，间接的特征包括用于微生物分类的保守核苷酸序列，mRNA，蛋白序列等。基于特征的研究方法遍布微生物生态学领域，尤其是当高通量测序风靡全球之后，通过核苷酸序列，蛋白，或者代谢产物等信息对微生物物种进行分类，对功能进行预测，并由其衍生出了多组学方法：宏基因组，转录组，蛋白组，代谢组等。这些组学的发展大大扩展了我们对微生物群落，互作，生态的理解。然而组学往往与生物信息学密切相关，分析管道和数据库成了我们理解微生物生态的有力武器。有人说目前微生物生态学领域刚刚打开一扇门。不论这句话是否妥切，我们目前面临的确实是大量算法和方法的开发，各种分析管道和数据库的构建和完善。本文为我们统筹了各种微生物生态研究方法以及发展；希望在一个整体的框架下让我们是对这些基于特征的研究方法进行选择，整合，预测，微生态领域的一些关键问题。

功能特征微生物生态学适应性变异解释预测

菌群动态

如何高效筛选目标菌群

有效调控菌群结构和功能对于筛选目标菌株、进行有效的微生态调控具有重要价值。《Microbiome》近期发表研究，通过观察几丁质筛选条件下的菌群动态变化，发现在进行目标微生物筛选过程中，菌群传代时间间隔影响筛选效率。该结果对于研究菌群动态变化、开发高效菌株筛选和微生态干预手段具有参考价值。

菌群动态菌群干预 Artificial microbiome selection Chitin degradation Ecological succession

饮用水菌群

是时候关注饮用水微生物组了

世界各地的自来水中含有大量的微生物，据估计每升水中含有的微生物细胞个数可在10^6-10^9之间。这些微生物与饮用水的质量和公共卫生风险密切联系，但是对其生物学特性的研究仍然较为滞后。《Trends in Microbiology》发表观点文章，提议有必要关注饮用水菌群。

饮用水菌群 Microbiome meta-omics Drinking water microbial ecology

口腔细菌

肠杆菌对营养匮乏条件具有高适应性

细菌会进化出一系列应对环境压力的特点。《PNAS》近期发表研究，发现用营养匮乏条件筛选口腔菌群后，肠杆菌科的潜在治病菌株获得生长优势，基因组合转录组均发生适应性变化。该研究对于解释肠杆菌科的环境持留性、适应性具有重要价值。

口腔细菌细菌适应性 Oral microbiome microbial ecology Klebsiella

生物信息学工具

青岛能源所徐健+苏晓泉等：微生物组的“三大指数”

菌群研究持续火热，目前的一大挑战是，如何将新的菌群样本在已有的数据中进行定位和比对。中科院青岛生物能源所单细胞中心徐健主任和苏晓泉研究员日前联袂Rob Knight在mBio上发表文章，开发了微生物组搜索引擎（http://mse.single-cell.cn），使大规模、全局性的微生物组比对与搜索成为可能；该搜索引擎基于类似于传统 BLAST 的执行逻辑，对用户十分友好（用户只需提供菌群的 OTU 表）；搜索结果给出微生物组的“新奇指数”、“关注指数”和“影响力指数”，可评估菌群组成的新颖性，预测特定菌群研究领域的潜力和趋势。

生物信息学工具 Bioinformatics community similarity data mining database search

口腔菌群

口腔菌群-是敌是友？

与口腔菌群为友，就是要通过合理的饮食、良好的生活习惯等维护口腔菌群与人的和谐共存关系。

口腔菌群 Caries Dysbiosis human oral microbiology microbial ecology

微生物生态学

从集合群落生态学角度看宿主菌群差异

对于人类来说，每个个体都是一个具有独特微生物群落的生态系统。因此，如何认识个体间菌群差异实质上也是一个生态学问题。为了理解人群中不同个体菌群差异的原因，需要综合考虑这些个体对应的多个群落，即采用集合群落生态学的研究理论和方法来认识人体菌群。

微生物生态学 community ecology evolutionary theory microbial ecology Microbiome

水平基因转移

人体共生原核生物的水平基因转移（综述）

水平基因转移（horizontal gene transfer，HGT）在生物界中普遍存在，特别是在原核生物中。原核生物之间的HGT通过使遗传物质（和潜在的新表型）的交换和获得成为可能，加速了表型的多样化，在细菌的进化过程中发挥重要作用。目前已在人类不同身体部位的共生细菌之间检测到了HGT，并且发现肠道菌群拥有最大数量的HGT事件。HGT与特定生态位中的共生体（holobiont）表型的关系是一个有趣和重要的科学问题。发表在《Microbiome》上的一篇综述文章，列举了最近在人体共生的原核生物中发现的一些显著的水平基因转移现象，同时从生态进化的角度分析了它们对共生体的潜在影响，并以幽门螺旋杆菌（H.pylori）为例，表明HGT在人类健康中的积极作用。

水平基因转移 Co-evolution DNA transfer HGT Helicobacter pylori