Yong-Xin Liu

2022年2月21日，iMeta 期刊在线发表了中国中医科学院黄璐琦院士、陈同副研究员和中国科学院遗传与发育生物学研究所刘永鑫高级工程师合作题为“ImageGP: An easy-to-use data visualization web server for scientific researchers”的研究论文。该论文介绍了一款简单易用、功能强大的在线绘图工具 ImageGP，访问地址是http://www.ehbio.com/ImageGP/ 。

扩增子生物信息学数据可视化宏基因组菌群

肠道菌群

陈峰+陈宁：基因型、饮食、年龄等对小鼠肠道菌群的塑造作用

北京大学口腔医院陈峰团队和北京大学人民医院陈宁团队合作，在Journal of Genetics and Genomics发表研究，以遗传性维生素A缺陷小鼠为模型，发现宿主基因型、饮食、年龄和饮食干预起始年龄等因素，在不同程度上影响了肠道菌群的组成。

肠道菌群宿主基因型饮食 gut microbiome Host genotype

Venn图

黄璐琦院士+刘永鑫：可重复和可编辑的Venn图和Venn网络在线工具EVenn

2021年8月2日，JGG在线发表了中国中医科学院黄璐琦院士团队和中国科学院遗传与发育生物学研究所刘永鑫高级工程师合作题为“EVenn: Easy to create repeatable and editable Venn diagrams and Venn networks online”的研究论文。该论文介绍了一款用于数据交互性探索和可视化的一站式Venn图和Venn网络在线绘制平台。EVenn的访问网址：http://www.ehbio.com/test/venn/。

Venn图 Venn网络交互性探索可视化交集

高通量培养

Nature子刊：中科院遗传发育所白洋组发表高通量分离培养和鉴定根系细菌的方法

原位分离培养微生物对于揭示微生物在植物生长和健康中的功能非常重要。分离培养的微生物和无菌体系相结合，将揭示根系微生物与植物生长表型之间的因果关系和互作机制，是推动根系微生物组从描述向功能研究发展的重要技术。2021年1月13日，国际权威学术期刊Nature Protocols发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所白洋团队和德国马克斯·普朗克植物育种研究所Ruben Garrido-Oter和Paul Schulze-Lefert合作详细介绍高通量分离培养和鉴定植物根系细菌的实验流程与分析方法。

高通量培养根系细菌梯度稀释双侧标签PCR扩增法 16S rRNA基因

扩增子

刘永鑫等：微生物组数据分析从入门到精通（综述）

Protein & Cell今年再与热心肠研究院合作，邀请7位智库专家合作撰写了微生物组专刊第二期。本篇来自中科院遗传发育所工程师、宏基因组公众号创始人、热心肠智库专家刘永鑫博士主笔，系统的总结了微生物组数据分析的基本思想、基本步骤，提出了可重复分析的基本要求和实现方法，同时提供了目前较新的扩增子、宏基因组分析流程供参考，是目前不可多得的微生物组数据分析学习资源，无论是入门，还是本领域多年的老司机，都会有不同的收获和体验。

扩增子宏基因组微生物组生物信息分析流程

植物-微生物互作

国内团队：植物天然产物如何识别敌友、缴械致病菌？

当植物受到病原微生物侵染时，植物会释放大量的次生代谢物抑制病原、保护自己。以前对植物抗菌代谢物活性的认知主要基于多数抗菌代谢物在体外具有杀菌或抑菌的活性，但不加选择地杀灭病原微生物和有益微生物显然不利于植物的正常生长。2020年4月8号，中国科院遗传发育所周俭民组和北大雷晓光组合作在Cell Host & Microbe在线发表了题为 “An Arabidopsis secondary metabolite directly targets expression of the bacterial type III secretion system to inhibit bacterial virulence”的文章，该研究发现了特异靶向病原细菌的植物天然产物Sulforaphane（SFN）并阐明了其作用的分子机制。首次发现十字花科植物特有天然产物SFN特异共价修饰调控分泌系统表达的转录因子，抑制病原细菌的致病力、增强植物的抗病性。更为重要的是，SFN不影响有益微生物在植物上的定殖。这项工作首次发现植物合成识别敌友的“机智”天然产物。此外，刘永鑫博士负责本项目的微生物组数据分析工作。

植物-微生物互作芥子油苷 III型分泌系统拟南芥丁香假单胞菌

植物微生物组

从关联到因果：重组菌群体系在根系微生物组研究中的应用

微生物学权威杂志《Current Opinion in Microbiology》杂志发起的Environmental Microbiology专题，特邀本领域的13个顶级团队系统总结植物微生物组在干旱、免疫、进化和研究方法等方面的最新进展和未来的研究方向。根系微生物组伴随着植物的整个生长周期，帮助植物吸收营养、抵抗病害和适应胁迫环境。目前主要以描述性研究为主，重组菌群体系为研究根系微生物组与宿主植物互作的功能和机制提供了前所未有的机遇。中科院遗传发育所白洋组应邀发表了“根系微生物组研究中合成菌群体系研究方法”的综述文章，为同行开展研究提供基础教程，相关实验的细节，可参考该组之前发表的Science（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1084309231）和Nature Biotechnology（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1070836774）等文章中的方法部分。

植物微生物组合成群落培养组学无菌体系

植物微生物组

中科院遗传发育所开发定量检测宿主微生物组的HA-QAP技术

健康的植物根系定植着复杂多样的微生物组，对于植物的营养吸收、胁迫适应以及疾病抵抗具有重要的作用。当前，植物根系微生物组的检测主要是基于扩增子高通量测序产生的相对丰度，却无法评估微生物相对于宿主的总量（the total microbial load）。而在微生物总量未知的前提下，经典的相对丰度分析有时会产生“欺骗性”的结果，这也是目前微生物组研究的局限。2019年9月17日，Plant Communications 在线发表了中科院遗传与发育生物学研究所白洋组和傅向东组合作完成的论文，报道了一种定量检测宿主微生物组的新技术。此外，之前Nature也报导过一种结合流式细胞术的微生物组绝对定量方法（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1062816672）。

植物微生物组绝对定量内参扩增子测序新方法

系统综述

中科院遗传发育所发表微生物组数据分析思想、步骤、软件和数据库的选择指南

高通量测序技术的发展衍生出一系列微生物组(microbiome)研究技术，如扩增子、宏基因组、宏转录组等，快速推动了微生物组领域的发展。微生物组数据分析涉及的基础知识、软件和数据库较多，对于同领域研究者开展学习和选择合适的分析方法具有一定困难。本文系统概述了微生物组数据分析的基本思想和基础知识,详细总结比较了扩增子和宏基因组分析中的常用软件和数据库，并对高通量数据下游分析中常用的几种方法，包括统计和可视化、网络分析、进化分析、机器学习和关联分析等，从可用性、软件选择以及应用等几个方面进行了概述。本文拟通过对当前微生物组主流分析方法的整理和总结，为同领域研究者更方便、灵活的开展数据分析，快速选择研究分析工具，高效挖掘数据背后的生物学意义提供参考，进一步推动微生物组研究在生物学领域的发展。全文可杂志官网免费获取，下载链接 http://www.chinagene.cn/CN/10.16288/j.yczz.19-222 。

系统综述微生物组宏基因组扩增子分析分析方法

宿主-菌群互作

中科院遗传发育所揭示拟南芥二半萜对根系微生物组的调控机制

植物产生超过20万种代谢物(主要是指分子量小于1,000的化合物)，这些代谢物在植物的生活史中发挥着重要的生理功能。由于植物是固着生长，而根系周围有大量的微生物（微生物组），长期以来人们认为植物代谢物在植物与根系微生物互作方面发挥着重要的作用。但迄今为止，关于植物如何利用自身特异的代谢物来调控根系微生物的组成还鲜有报道。中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋课题组功能鉴定了十字花科保守的二半萜生物合成基因簇，与白洋课题组合作发现二半萜类化合物对根系微生物组的调控能力，本研究也为深入研究植物如何利用自身特异的代谢物来调控根系微生物的组成奠定了基础，该研究发表于中国科学生命科学杂志，作者同时分享了文中菌群分析部分代码供同行参考https://github.com/microbiota/Chen2019SCLS，此文目前发表仅半年已被引用5次。同一天白洋课题组参与的关于三萜类化合物调控根系微生物组的文章发表于Science（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1084309231）。

宿主-菌群互作根系微生物次级代谢物二半萜植物分泌物

宿主-菌群互作

Science：中科院遗传发育所白洋组揭示植物塑造根系特异微生物组的机制

中国科学院遗传与发育生物学研究/植物和微生物科学中英联合研究中心白洋课题组，与英国约翰英纳斯中心的Anne Osbourn课题组合作，在《Science》上发表文章，揭示了拟南芥三萜类化合物对根系微生物组的调控规律，该研究为利用植物天然化合物促进根系益生菌在绿色农业中的应用提供了理论依据。黄安诚和姜婷为共同第一作者，刘永鑫负责本文的微生物组数据分析。

宿主-菌群互作根系微生物次级代谢物植物分泌物刘永鑫

根系菌群

Nature子刊：中科院遗传发育所揭示水稻根系微生物组与氮肥利用效率的关系

中科院遗传发育所白洋组和储成才组近期在《Nature Biotechnology》杂志发表了关于水稻微生物组的成果，该项研究不仅揭示了水稻亚种间根系微生物组与其氮肥利用效率的关系，证明了NRT1.1B在调控水稻根系微生物组的关键作用，还建立了第一个水稻根系可培养的细菌资源库，为研究根系微生物组与水稻互作及功能，为应用有益微生物、减少氮肥的施用奠定了基础。

根系菌群氮利用白洋刘永鑫水稻

氮排放

曝气生物滤池处理焦化废水过程中N2O和NO的产生机理与群落功能研究

污水处理过程中释放的氧化亚氮（N2O）和一氧化氮（NO）气体因具有严重的温室效应和大气污染作用而受到了广泛关注，但目前对含有高氨氮及难降解有机物的工业废水处理过程中温室气体排放的研究还较少。本研究针对焦化废水，一类典型的难降解工业废水，开展研究。探究了曝气生物滤池（BAF）工艺对焦化废水中有机物和氮素的去除效果，以及在处理过程中N2O和NO等气体的排放因子及产生机理。分别从BAF反应器的上中下三个部位采集微生物样品进行16S rRNA基因高通量测序分析其群落结构，基因功能预测（PICRUSt）等分析方法发现NO和N2O还原酶之间存在很大的失衡。本研究为深刻了解工业废水处理过程中温室气体的排放特征及制定可行的控制策略具有重要意义。

氮排放 Nitrous oxide nitric oxide Biological aerated filter Coking wastewater

水稻

中科院遗传发育所揭示水稻微生物组全生育期动态变化规律

人类体内和植物根系都存在着数量庞大种类繁多的微生物群落（微生物组）。肠道微生物组随人类年龄的演化规律关系到人们的健康。与之类似，植物根系微生物组随植物生长的变化规律对植物健康也非常重要，与农作物营养高效利用、连作、轮作等重要问题密切相关。中国科学院遗传与发育生物学研究所，植物基因组学国家重点实验室，中国科学院-英国约翰英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心(CEPAMS)的白洋课题组与合作者详细描述了水稻田间全生育期根系微生物组的变化规律。该成果说明农作物的生长时期是益生菌在农业上的施用过程中需要考虑的重要因素。把农作物生殖生长期需要的益生菌在幼苗期施用，效果自然不好。该成果将为水稻根系益生菌的施用提供理论支撑。该文章作为当期封面文章发表，仅一年已经引用高达16次，并提供代码 https://github.com/microbiota/Zhang2018SCLS 以及每个图片分析的详细教程，详见延伸阅读。

水稻微生物组时间序列随机森林回归 Rice