合成菌群

合成菌群微生物组工程

凡纳滨对虾是世界三大对虾养殖品种之一，但病害频发导致它的产量和质量都不稳定，成为制约对虾养殖业发展的瓶颈。近日，宁波大学张德民、郭海朋及团队在Microbiome发表最新研究，通过换水养殖系统（WES），生物絮团养殖系统（BFS）评估其对对虾成活率、产量及肠菌稳定性参数的影响。发现移植絮团虾粪菌可显著提升对虾的抗弧菌侵染能力，增加其肠道菌群的稳定性。此外，基于絮团虾肠道显著富集的鲁杰氏菌、副球菌、微杆菌等属类群构建了合成菌群。将合成菌群添加后能很好的定植在对虾肠道中，增强肠道细菌群落的稳定性，显著提升对虾的消化、免疫和抗病性能，值得关注。

生物絮团养殖系统副溶血性弧菌研究论文基础研究肠道菌群

关键物种

Nature子刊：营养和宿主环境决定肠道合成菌群的群落生态和关键物种

关键物种营养和宿主环境研究论文基础研究合成菌群

合成菌群

多种技术评估合成菌群的动态变化

在良好控制条件下生长的合成群落是解读驱动群落动态的机制的重要工具，但随机性对肠道群落动态的影响程度尚未确定。Gut Microbes发表的研究，试图用一个自动发酵系统来解决这个问题，该系统允许有更多的生物重复，以研究确定的人类肠道群落的动态变化，并通过流式细胞仪获得总细胞数。结果表明，用16S rRNA基因测序法评估的合成群落中观察到的变异性，主要是由于技术变异性造成的。在HPLC和流式细胞仪数据中看到的低变异性表明这是一个高度确定的系统。

合成菌群动态变化 16S rRNA基因测序流式细胞术 HPLC

合成菌群

Cell子刊：合成定制小鼠肠道菌群或可实现

大量未知的微生物基因及其分类限制了肠道菌群的研究，而通过培养肠道微生物有助于其分子和实验研究。近日，发表在Cell Host & Microbe的这篇文章，发现小鼠肠道培养的细菌具有分类学和功能多样性，并利用miBC菌株对微生物-宿主相互作用进行模块化功能研究的概念验证实验，发现某些细菌在调节宿主免疫反应中具有直接作用，并为研究特异性的小鼠肠道细菌合成菌群 (SYN) 开辟了途径。

合成菌群肠道菌群小鼠

合成菌群

Cell：复杂且明确的合成人类肠道菌群模型

在小鼠中建立人类肠道微生物组模型有助于探究宿主-微生物相互作用。然而，目前的模型群落仍有较大缺陷：或是种类组成明确但结构相对简单，或是结构相对复杂但种类组成不明确，这极大的限制了人肠道微生物群模型的应用。Cell最新发表了斯坦福大学Michael Fischbach和Kerwyn Huang团队的研究论文，成功构建了一个人肠道微生物来源的、物种组成明确、结构复杂的群落hCom2。hCom2能反应人肠道微生物组的大部分生物学特性，并且该群落组成稳定，对病原体定植有很强的抵抗力，该模型或有助于对影响宿主健康的基因、微生物种类进行机制研究。未来需进一步完善该群落，包括增加细菌菌株以占据空的生态位，以及古细菌、真菌和病毒等肠道中的其它重要物种。

合成菌群肠道微生物组

合成菌群

Nature子刊：水平基因转移或可促进菌群的功能稳定性

传统观点认为种群功能由其物种结构决定，但在一些微生物群落中，尽管物种会发生显著的波动，但整体功能却较为稳定。近日，杜克大学游凌冲及团队在Nature Chemical Biology发表最新研究，通过构建简单/复杂的群落，发现当基因转移速率加快，基因丰度对菌群结构的变化不再敏感。进一步通过构建含不同大肠杆菌的合成菌群，发现水平基因转移具有稳定群落功能的能力。总之，该研究为未来通过降低基因转移速率抑制致病性性状，设计更有效的治疗策略提供了新思路。

合成菌群水平基因转移（HGT）研究论文基础研究群落功能

群落结构

北大团队揭示底物特性调控代谢分工群落构建的定量预测原理

“代谢分工”是微生物相互作用和群落代谢策略的常见形式之一，但“代谢分工”群落如何构建与调控仍不清楚。该研究采用“自下而上”的合成生态学手段，提出了底物浓度和毒性强度调控代谢分工群落构建的定量预测原理，为“代谢分工”群落的构建机制与合成菌群的理性设计提供了新的理论支持。

群落结构数学模型代谢分工底物合成菌群

合成菌群

用最小合成菌群研究人体肠道菌群的生态学和代谢互作动态

人类肠道菌群中的微生物间互作受到饮食和宿主衍生聚糖（如黏蛋白上链接的聚糖）的影响。肠道菌群呈现的高度复杂性，是研究关键微生物的代谢互作和营养作用时面临的一大挑战，而简化的合成群落可为相关研究提供一种解决方案。ISME Journal发表的这项研究，设计合成了由16种人体肠菌构成的最小菌群，结合16S分析、代谢物测量和宏转录组学方法，研究了该群落在体外生物反应器中的动态变化、稳定性、物种间的代谢互作和营养网络。

合成菌群微生物生态学体外模型肠道菌群

菌群疗法

Nature Reviews：一文读懂微生物组疗法（综述）

健康的肠道菌群可促进宿主健康。随着人们对肠道菌群及其在健康和疾病中的作用的了解不断深入，靶向菌群的治疗方法应运而生。Nature Reviews Microbiology最新发表的综述文章，以目前研究最多的粪菌移植为切入点展开讨论，并介绍了已知的主要菌门中特定微生物的健康功能，探讨了多种基于菌群的疗法的研究现状、优势和挑战，推荐专业人士参考。

菌群疗法粪菌移植益生元合成菌群工程菌

肠道菌群

合成肠道菌群OMM12的体外互作研究

微生物组研究的一个关键挑战，是了解微生物间互作如何影响群落水平结构和相关功能。ISME Journal发表的这项研究，以OMM12合成菌群为研究对象，通过体外的单菌培养、成对共培养、群落培养，结合代谢网络重建和细菌培养基上清代谢组学分析，揭示了单个群落成员的代谢能力，以及群落成员之间的相互作用。

肠道菌群合成菌群

肠道菌群

Nature子刊：GM15小鼠肠道菌群模型

小鼠是最常用的哺乳动物模式生物，在肠道菌群研究中有重要地位，但目前的小鼠研究模型仍存在菌群标准化的问题。Nature Communications发表的这项研究在这方面进行了探索，建立了一种含15个菌株的小鼠肠道菌群简化模型，并对其进行了表征。这一标准化的小鼠菌群模型，或能帮助改善关于宿主-微生物互作和微生物-微生物互作的临床前研究的可重复性。

肠道菌群动物模型合成菌群

光照

Nature子刊：根系微生物可以远程提高植物应对地上部环境胁迫的能力

本研究首次发现植物根系菌群可以通过根系菌群--根系--植物地上部轴线拯救了植物在光照不足情况下的生长。该发现证明了植物根系菌群除了可以调控植物同区域内地下部环境胁迫外，还可以远程帮助植物应对地上部环境胁迫。同时，该发现首次印证了在植物体内存在着类似动物肠道菌群与大脑间远程反馈调节的枢纽——根系菌群和植物地上部远程反馈调节枢纽。该研究对于我们认识和利用根系菌群帮助植物应对地上部环境胁迫具有重要的意义。该研究结果将更好地指导人类运用合成菌群提高植物抵御地上部环境胁迫的能力，对于指导农业生产具有重要的可借鉴作用。

光照防御植物生长拟南芥合成菌群

微生物生态学

Nature子刊：设计产丁酸的合成肠道菌群

合成微生物组对于研究菌群功能和互作的规律有重要价值，也可作为一种潜在的菌群干预手段。Nature Communications近期发表的一项研究，开发了一种模型引导的方法，可预测不同的合成人类肠道群落的产丁酸能力，并揭示了影响群落丁酸产量的多种生态学因素。

微生物生态学合成菌群生态建模合成生物学

合成菌群

Nature子刊：理性设计的合成菌群或可用于治疗IBD

Nature Communications上发表的一项最新研究，针对IBD患者的肠道菌群功能失调，理性设计了2种菌群组合——GUT-103与GUT-108。GUT-103含有17个在代谢上互相依赖的菌株，可提供与粘膜稳态维持及免疫调控相关的功能（短链脂肪酸合成、色氨酸代谢、胆汁酸代谢、抗菌肽分泌、抑制致病共生菌等），预防性或治疗性给予GUT-103均可缓解小鼠结肠炎。GUT-108含有11个菌株，在部分功能上相比于GUT-103有所改善，治疗性给予GUT-108可缓解小鼠结肠炎。

合成菌群研究论文基础研究啮齿动物（小鼠） IBD

菌群-免疫互作

设计可激活肠道免疫应答的菌群以对抗感染及炎症

PLoS Pathogens上发表的一项最新研究，通过评估35个共生菌种（来自人体肠道菌群的4个主要菌门）对小鼠巨噬细胞的刺激作用，发现不同菌门的细菌可通过激活不同TLR受体，在NF-κB的介导下，引起不同的免疫应答。基于上述发现，构建了含有4个菌种（来自不同的菌门）的共生菌群，在小鼠体内可发挥抗致病菌定殖及增强肠道屏障功能的作用。

菌群-免疫互作研究论文基础研究啮齿动物（小鼠）合成菌群

微生物生态学

华农：合适的内在群落结构 + 适宜外在营养条件 = 更强大的菌群

通过营养和数量来对菌群进行调节是十分常见的手段，而二者之间共同作用时，究竟会产生什么样的后果呢？在最近发表的 ISME J 杂志上，华中农业大学蔡鹏教授团队利用两个模式微生物菌株大肠杆菌和恶臭假单胞菌组成初始比例（数量）迥异的合成菌群（前者与后者的比例在1000:1~1:1000之间），在71种不同的碳源（营养）下培养，分析二者交互作用下对群落功能和相互作用的影响。结果显示，虽然初始比例和养分条件都不出意外的能够对合成菌群的功能产生影响，但是意外的发现只有在特定的初始比例（1:1和1000:1）和特定的碳源（14种碳源）条件下，合成菌群能够被诱导出一种更强大的代谢能力。这种代谢能力的增加来源于初始比例和碳源共振下，造成的种间相互作用模式的改变，即二物种形成了稳定的代谢偶联关系（正的相互作用）。这一现象可被视为是由合成菌群结构和微生境差异带来的微生物群落涌现性特征，不管是对于共培养体系实验的可重复性，还是对于理解微生物群落的演替规律都会带来不可忽视的影响。

微生物生态学合成菌群养分偏爱研究论文基础研究

优先效应

Nature子刊：拟南芥叶围菌群组装的规律和关键菌株

我们知道，“优先效应”在人体肠道菌群中发挥着重要的作用（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1053244417）。Nature Ecology & Evolution 上面发表的这篇论文，证明了在植物表面菌群的组装过程中，“优先效应”同样发挥重要的作用。

优先效应群落组装合成菌群植物菌群植物共生菌

合成菌群

互适应性、确定性和随机性在人类肠道菌群组装中均发挥重要作用

互适应性（coadaptation）指的是菌群中的不同物种长期共存后建立的相互作用关系的作用；确定性（determinism）和随机性（stochasticity）则是另外两个关键的群落组装模式。在养分、适应性变化的时候，虽然侧重点不同，但是三种机制在人肠道菌群的组装中都有重要作用。

合成菌群群落组装合成群落饮食调控生物反应器

微生物生态系统

EcoFABs：通过标准化的装配生态系统推进微生物组科学

解析微生物互作的生态学基础是人类得以操控菌群的重要前提。然而，当前大多数情况下，科学家缺乏标准化和可重复的模式微生物群落，这阻碍了微生物生态学一般规律的发现。在本研究中，作者提出装配生态系统的概念，指出了用这类标准化的模式系统进行生态学研究的重要价值。

微生物生态系统观点评论微生物生态学合成生物学微流控技术

抗生素耐药性

Nature子刊：维持菌群耐药性的分水岭

单菌株的耐药情况难以预测抗菌药物对菌群的影响。本研究通过建立包含两种真菌的合成菌群，发现特定条件下合成菌群具有结构转折点，当药物、营养条件越过转折点后，菌群的耐药性会发生不可逆变化，导致抗生素停药后菌群耐药性依然存在甚至增加。本研究为研究菌群耐药性变化模式、抗生素耐药性积累机制以及菌群-环境互作都具有参考价值，值得专业人士关注。

抗生素耐药性菌群结构抗生素用药合成菌群 Yan Lu

数据模型

合成菌群结合数据建模解码肠道菌群互作

菌群内复杂的互作网络制约了对肠道菌群结构和稳定性的解读。本研究通过人工合成的肠道菌群，利用数据建模研究菌群互作关系，发现了菌群动态变化的主要驱动因素和维持菌群稳态的主要互作模式，对研发菌群干预手段、建立稳定的合成菌群都有参考价值，值得专业人士关注。

数据模型菌群相互作用菌群稳定性合成菌群 Ecology

合成菌群

Cell子刊：合成菌群在植物菌群研究中的机会

这是Cell Host & Microbe[IF：14.946]发出的关于如何利用混合不同菌株的“合成菌群”以促进植物菌群研究的观点文章，立足于植物，但对其他菌群，包括人类肠道菌群的研究也有启发意义。特别推荐！

合成菌群植物菌群 microbiota Microbiome holobiont