微生物生态-五月每日一文
五月鸣蜩（tiáo）
5.31
沿海沉积物反硝化群落同时表现出好氧和厌氧呼吸
卢瑟菌
虽然人类活动使得沿海环境氮素大量输入，但并未引发相关开放海域（open oceans）氮素含量的升高。前人研究表明，沿海沙质（sandy）沉积物中的底栖反硝化群落是这部分氮素的汇（sink）。沙质沉积物作为作为动态渗透（dynamic permeable）环境，其电子供受体浓度会随短期时空尺度变化而波动。目前，关于反硝化群落对这种波动的响应知之甚少。近日，来自马普海洋微生物研究所的Marchant等人在微生物生态TOP期刊The ISME Journal上发表了题为“Denitrifying community in coastal sediments performs aerobic and anaerobic respiration simultaneously”的研究论文。作者通过同位素标记、宏基因组、宏转录组测序等手段，研究了底栖反硝化群落对氧浓度波动的响应，发现反硝化不仅可在高氧浓度下发生，而且可受有氧/缺氧条件频繁转换的诱导。在一个潮汐循环周期，无论氧气浓度如何，多个细菌类群的好氧呼吸和反硝化相关的基因转录呈正相关，表明沙质沉积物中反硝化相关基因的转录不受氧气含量的强烈调控。这使得微生物可对环境条件的变化迅速做出响应，同时也意味着有氧条件下电子供受体供应平衡打破时，反硝化可被用作辅助呼吸。因此，沿海渗透性沉积物中的好氧反硝化过程在由人类活动引起的氮素输入的去除中发挥着重要作用。
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http://sci-hub.cc/10.1038/ismej.2017.51
5.30
中国攀枝花矿业和冶炼地表土壤中钒元素和微生物群落响应空间分布
李小圆
由于现代工农业污染导致土壤重金属污染日益严重。近日，中国地质大学张宝刚课题组对攀枝花矿业和冶炼地表土壤中钒元素的污染及其微生物群落响应空间分布进行了研究，以"Spatial distribution of vanadium and microbial community responses in surface soil of Panzhihua mining and smelting area, China"为题发表在杂志Chemosphere。研究对攀枝花采矿冶炼区（中国）含钒钛磁铁矿中不同加工阶段表面土壤中钒的空间分布以及细菌和真菌群落对钒的响应进行了现场实验和实验室模拟。结果表明，该区域钒含量范围为149.3〜4793.6 mg·kg-1，超过了中国钒的土壤背景值（82 mg·kg-1）。高通量DNA测序结果表明，不同生产地点的细菌群落相当多样，但所有样品中拟杆菌门和变形菌门均占优势。有机质，有效磷，有效硫和钒的含量对土壤细菌群落的结构有很大的影响。长期（240 d）在含钒培养基中培养后，细菌群落趋于相似的结构，主要为可耐受或降低重金属毒性的细菌。培养后真菌多样性下降，但与原始土壤样品相比，子囊菌和纤毛亚门(Ascomycota and Ciliophora)仍然是最丰富的门。本研究的结果强调了土壤中钒污染的紧迫性，并提供了有关钒污染如何影响细菌和真菌群落的有价值的信息。
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http://ac.els-cdn.com.sci-hub.cc/S0045653517307968/1-s2.0-S0045653517307968-main.pdf?_tid=577ddf60-46b6-11e7-97cf-00000aacb361&acdnat=1496313642_c87f3f6b78543d9cb5cd9cfe5595b5c3
5.29
拯救土壤生命——根系菌群（综述）
胖鱼
土壤微生物在植物促生以及生防方面作用很大，控制土壤菌群可以促进环保型农业的发展。2017年Current Opinion in Microbiology杂志上刊登了Tim H Mauchline 和Jacob G Malone的综述：“Life in earth - the root microbiome to the rescue?”。该综述介绍了土壤菌群研究的最新研究进展，包括植物、土壤相关菌群的组成、功能、代谢特征，以及土壤系统中单个细菌物种的代谢、天然产物、基因组多样性；描述了土壤菌群中的假单胞菌在生物防治中的作用，以及荧光假单胞菌促进植物生长、抑制植物病原体的机制；最后，文章分析了植物相关假单胞菌种群的基因组多样性。
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http://ac.els-cdn.com/S1369527416302259/1-s2.0-S1369527416302259-main.pdf?_tid=2ad3ffb8-4534-11e7-9d1f-00000aacb362&acdnat=1496147781_65f433cd0299133495ac351b846e9408
5.28
解析猪粪、水果和蔬菜废弃物中温厌氧消化过程中的微生物群落结构
小超人
厌氧消化（anaerobic digestion）是一种重要的微生物过程，不仅用于有机废物处理，而且可用于生成可再生能源。近日，来自西班牙中央科技大学生物科学与技术研究中心的Margarita Ros等在Journal of Cleaner Production上发表了一篇名为“Mesophilic anaerobic digestion of pig slurry and fruit and vegetable waste: Dissection of the microbial community structure”的文章。该文研究了工作容积为300L的中试规模沼气池的非生物性质和微生物群落。该系统在中温条件下工作，几种有机负荷率由废物A（水果和蔬菜污泥+番茄废物）和废物B（猪粪）之间不同比例的混合物形成。结果显示：① 对应于70％A：30％B比例的核心微生物组显示出最高的甲烷产量（60％）；② 这个核心微生物组包括细菌，主要是厚壁菌门和拟杆菌门，它们主要参与纤维素降解，蛋白水解和酸化过程；同时，也包括共存的古菌，主要为乙酸营养型的（acetotrophic）甲烷鬃毛菌属（Methanosaeta）和氢营养型的（hydrogenotropic）甲烷球形菌属（Methanosphaera）及甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）的产甲烷古菌；③ 废弃物B（猪浆）的比例提高到50-60％，会降低沼气和甲烷产气量，并造成产甲烷菌群失衡，氢营养型产甲烷菌比例将增加。
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5.27
氨氧化细菌抗性剂筛选与优化
李小圆
选择性AOA/AOB抑制剂的适当使用对于解析AOA和AOB的贡献率至关重要。近期，来自华东师大的何岩课题组在AMB发表名为""的文章。文章主要研究了氨苄青霉素，双氰胺（DCD）和烯丙基硫脲（ATU）三种AOB抑制剂，其抑制剂量，适应性和作用。结果表明：①氨苄青霉素，DCD和ATU的最佳抑制剂量分别为1.5g/L，1 mM和25μM。②在三种抑制剂中，ATU显示出最强烈和持久的抑制作用，可导致富含AOB的培养物中高达90％的AOB被抑制。③ATU在模拟河流系统中看似弱化的抑制作用可归因于AOA的作用、ATU空间分布不均匀及复杂河流沉积物结构的保护作用等。④高通量焦磷酸测序分析显示，AOB相关的亚硝化单胞菌和亚硝化球菌(Nitrosomonas and Nitrosococcus)分别为富集系统和河流系统中主要受ATU的影响群落。⑤ATU的抑制主要是通过降低AOB的丰度和活性来实现的。加入ATU后AOB/AOA amoA基因拷贝数比例的降低进一步证实了ATU在河流复杂微生物群落中的抑制作用。
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https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00253-017-8318-1
5.26
甘蔗根际微生物的种类、酶活及功能预测
参天大葱
栖息在根际的微生物是一个复杂、多样、活跃的群体，植物可以通过提供营养或是帮助其抵御外界压力来招募根际微生物。虽然根际微生物可以被植物招募已经被研究证实，但对于这些微生物为什么能在根际定植我们依然知之甚少。去年，Frontiers in Micribiology杂志刊登了一篇文章“Bacterial Abilities and Adaptation Toward the Rhizosphere Colonization”，文章作者对甘蔗根际微生物的群落结构、丰度、酶活等特征进行了研究。
作者采用CLPP（community level physiological profile）与16S定量、高通量测序相结合的方法，对甘蔗根际微生物进行了研究。CLPP是群落水平生理学指纹方法，其原理是将样品加到96孔板上，板上有预加的底物，通过颜色反映从而鉴定是否具有相应的酶活，是一种快速批量测定微生物酶活的方法。作者采集6株甘蔗的根际（rhizosphere）土作为生物学重复，并在每株甘蔗附近的行间采集了大田土（Bulk Soil）作为对照。
经CLPP分析发现，根际样品酶活在整体水平上要高于大田土样品，作者认为这可以说明D-半乳糖醛酸在植物根际微生物的选择中起了重要作用。16S定量分析发现，根际土微生物的丰度要高于大田土。高通量测序结果共检测出252个科（Family），其中有24个科在大田土中的丰度更高（P<0.05），29个科在根际土中的丰度更高（P<0.05）。为观测根际土微生物可能的功能，文章作者对测序数据进行了功能预测（PICRUST），经预测，生物膜的形成和基因水平转移（HGT）过程在根际土中有更高的丰度。最后作者表示，此次研究明确了根际微生物的主要类群及其潜在功能，以及发现微生物能在甘蔗根际定植很可能多聚半乳糖醛酸酶活性和基因水平转移起到了重要的作用。
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5.25
波罗的海沉积物宏基因组N循环相关基因多样性研究
李小圆
生物氮循环由多个过程共同驱动完成。来自荷兰的Olivia等对波罗的海沉积物不同深度样品进行了宏基因组测序，并对其中潜在在氮循环基因进行了分析，该研究以" Metagenomic potential for and diversity of N-cycle driving microorganisms in the Bothnian Sea sediment"为题发表在Microbiologyopen杂志。文章对氮循环中编码硝酸还原酶（napA; narG），亚硝酸盐/硝酸氧化还原酶（nxrA），亚硝酸还原酶（nirK; nirS; nrfA），一氧化氮还原酶（nor），一氧化二氮还原酶（nosZ），肼合成酶（hzsA），氨单加氧酶（amoA），羟胺氧化还原酶（hao）和固氮酶（nifH）通过blastx参考数据库进行了分析。研究表明宏基因中有较高的潜在的反硝化脱氮能力，但厌氧氨氧化和DNRA在其中重要性较小。同时，基因组中好氧氨氧化主要是由奇古菌驱动完成。此研究为宏基因组测序研究氮循环关键过程提供了新视角。
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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mbo3.475/pdf
5.24
长期有机耕作和传统耕作导致了土壤微生物多样性的不同
小丸子
随着绿色革命的到来，肥料和农药使用的增加，灌溉、土地管理和农作物的改善以及大量的土地转换，农作物生产力也得到了大幅度的提升。然而，长期农业集约化导致的大规模生态系统退化和生产力下降受到了越来越多的关注。环境的负面影响包括土壤退化、温室气体排放量增加、农药积累量增加、供水和水质下降。瑞士研究团队在ISME Journal上发表了名为“Distinct soil microbial diversity under long-term organicand conventional farming”的文章，研究了长期有机耕作和传统耕作下土壤微生物多样性的差异。使用针对细菌和真菌核糖体基因的高通量测序研究了长期（超过20年）进行不同农业管理方式下土壤微生物组的响应。研究发现，①相比传统的只施用矿物肥的土壤管理方式，有机耕作增加了微生物的丰富度（richness）、降低了均匀度（evenness）并改变了土壤微生物菌群结构。②造成这种差异的主要原因是应用了有机肥，因为当传统土壤管理方式经综合施肥（有机+无机肥混合）处理后其微生物群落与有机耕作处理的群落差异减小。③对不施用有机粪肥的土壤其微生物群落主要是一些分散的、功能多样的类群，以适应缺少营养环境的寡营养微生物为主，而对于施用有机肥的土壤则有一些特异的微生物类群，它们主要参与复杂有机物（比如堆肥和粪便）的降解。
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https://www.nature.com/ismej/journal/v9/n5/pdf/ismej2014210a.pdf
5.23
饮用水系统中的联合氨氧化过程
李小圆
联合氨氧化过程(commammox)的发现改变了我们对传统硝化过程的认识。来自香港大学的Tong Zhang课题组在Water Res.发表名为"Comammox in drinking water systems."的文章，对三个饮用水系统中的传统硝化过程及联合氨氧化过程进行了研究。通过16S及宏基因组高通量的方法，得到四个联合氨氧化相关Nitrospira基因组拼接序列，并在基因组中检测到amoA，hazO和nxrA/nxrB基因序列。结果表明联合氨氧化过程或可广泛存在与饮用水系统中。同时也说明饮用水系统中的联合氨氧化现仍需更深入的探究。或许随着更深入的研究我们会发现在饮用水处理系统中的联合氨氧化过程扮演着更重要的角色，或可主导硝化过程。
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https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28390307
5.22
番茄根际菌群与寄生疫霉相关疾病
胖鱼
现在大部分病原菌与宿主植物根表面微生物之间的相互作用是未知的，而了解这些作用机制的本质，可以有助于对疫病进行防控。2017年Microbiome杂志上刊登了Marie Larousse 等人的“Tomato root microbiota and Phytophthora parasitica-associated disease”一文。作者分析了根表面有和无寄生疫霉形成的生物膜覆盖的番茄（solanum lycopersicum）根际菌群组成。研究发现：① 寄生疫霉菌（卵菌纲，oomycete）的定殖与宿主根表面的拟杆菌门（Bacteroidetes） / 变形菌门（Proteobacteria）比例的变化密切相关，而其中黄杆菌科（Flavobacteriaceae）丰度最高；② 通过 (i) 可在基于寄生疫霉提取物的培养基中生长、(ii) 对寄生疫霉菌表现出体外益生或抗菌活性、(iii) 可影响寄生疫霉菌感染周期的筛选原则，筛选疫霉菌相关的微生物，分离鉴定出了一株假单胞菌（Pseudomonas）种系型（phylotype），它可恶化番茄植株的疾病症状；③ 实验验证发现该假单胞菌与疫霉菌之间建立了互利共生关系；④ 细菌更倾向于定殖于寄生疫霉形成的生物膜的表面而非宿主根表。结论：番茄根际寄生疫霉病原菌oomycete的存在导致宿主根际微生物群落组成发生变化，Pseudomonas可通过疫霉菌与细菌之间的物理结合以此来延伸其生境分布。
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https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-017-0273-7
5.21
多种硫氧化细菌（SOB）在热液喷口的生态位分区
小超人
在深海热液喷口，初级生产是通过化能自养微生物进行的，而还原型硫化物的氧化是微生物进行碳固定的主要驱动力。SOB）群落已被发现，但是在地球化学梯度中不同SOB的生态位分布模式仍然知之甚少。近日，来自德国普朗克研究所的Dimitri V Meier等在上发表了题为“Niche partitioning of diverse sulfur-oxidizing bacteria athydrothermal vents”的文章。在这项研究中，作者通过在巴布亚新几内亚马努斯盆地的六个不同的热液喷口点广泛采集活性硫化物来确定关键SOB的生态位分布。作者对来自弥散液体（diffuse fluid）和水体样品的33个样品以及采集自烟囱表面、岩石和动物相（fauna）的23个样品进行了16S rRNA基因序列，宏基因组和实时原位测量地球化学参数的综合分析。结果发现：ε-变形菌纲的Sulfurovum主要附着于扩散喷口的表面，而SUP05进化枝是喷口流体和海水的高度稀释的混合物中的优势浮游细菌。作者认为在本研究中观察到的Epsilon变形菌纲内的Sulfurimonas-和Sulfurovum-相关的高度多样性源于小空间和时间尺度上的环境参数（如氧和硫化物浓度）的高变性。
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5.20
作物轮作多样性增加了农业生态系统中的地下群落和功能
小丸子
中耕作物对土壤生态系统的长期破坏威胁着粮食安全，它能够增加大气中微量气体的排放，加速土壤侵蚀和降低水质。农业生态系统的两个重要特性可以减轻这些负面影响，即对土壤结构频繁干扰和过量的营养物质投入，但成效甚微。美国密歇根州立大学研究团队在Ecology letters上发表了名为“Crop rotational diversity enhances belowground communities and functions in an agroecosystem”的文章，研究了作物轮作对农业生态系统的影响。随着种植的作物多样性增加（从1种增加到5种），土壤表现出不同的微生物群落结构，这种群落结构的变化与土壤有机碳、总氮、微生物活性的增加以及碳氮比的减少相关。结果显示：在农业生态系统中存在着生物多样性与功能的正相关，而这种相关性是由轮作和土壤微生物多样性驱动的。多种作物轮作可以保持土壤生物群落，对土壤有机质和土壤肥力有积极的作用。
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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ele.12453/full
5.19
油气污染水体沉积物微生物群落结构和功能
参天大葱
油气资源的生产和加工产生了大量污水，污水进入水体，对表层水的生物地球化学循环和许多未知因素造成了极大破坏。前段时间，Science of the Total Environment杂志刊登了美国科学家的一篇文章“Shifts in microbial community structure and function in surface waters impacted by unconventional oil and gas wastewater revealed by metagenomics”，对油气污染的水体和沉积物中的微生物群落结构和功能进行了研究。
作者分别在一污水处理设施的上游和下游采集了水体和沉积物样品。随后，对样品DNA的16S和抗性基因进行了定量PCR，又对总DNA进行了宏基因组测序。通过比较分析发现，下游沉积物微生物群落和功能较上游发生了总体上的改变，Deltaproteobacteria和Methanomicrobia丰度增加，Thaumarchaeota丰度降低。与休眠、孢子萌发、甲烷呼吸相关基因在下游样品中的丰度的上游样品的18-86倍。
沉积物被认为是一个潜在的抗生素库，以沉积物中的微生物作为生物抗性因子来控制油气污染中碍事的微生物的生长频繁被报道。为观测样品中存在的抗性基因，作者将数据进行比对，并获得抗性基因丰度表。分析发现，acrB和mexB丰度升高，这两个基因是在多药流出通道上执行功能的基因，而抗性基因丰度并未见明显上升。微生物群落和潜在功能的改变，预示着在油气污水影响下，微生物呼吸、代谢、应激等方面发生了一系列变化。
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http://www.sciencedirect.com.sci-hub.cc/science/article/pii/S0048969716327668
5.18
米糠改良剂（Rice Bran Amendment）通过提高马铃薯根际拮抗细菌群落水平抑制疮痂病（Potato Common Scab）
坚果儿
由致病链霉菌引起的马铃薯疮痂病在全世界马铃薯种植区广泛发生。利用栽培措施如优化土壤pH和灌溉等可以减轻疮痂病但是不能取得稳定的效果。生活在日本西南部的农民用米糠改良土壤以控制马铃薯疮痂病，然而米糠改良剂对抑制疮痂病的机制尚不清楚。2016年，日本的Seishi Ikeda等在Phytopathology上发表了文章，题为“Rice Bran Amendment Suppresses Potato Common Scab by Increasing Antagonistic Bacterial Community Levels in the Rhizophere”。研究者利用qPCR技术定量了幼嫩块茎中致病链霉菌的数量，16S rRNA基因扩增子测序研究土壤细菌群落组成。自改良后土壤分离放线菌并通过田间实验鉴定对疮痂病致病菌的拮抗能力。结果表明，米糠改良剂可通过抑制马铃薯幼嫩块茎中致病链霉菌种群数量控制疮痂病。米糠改良剂显著改变土壤的细菌组成，提高革兰氏阳性菌如链霉菌属的相对丰度，与疮痂病发病程度呈负相关。在R2A培养基上大多数放线菌都对致病菌有拮抗作用。其中一些菌株接种到田间能够抑制疮痂病。米糠改良剂提高了马铃薯根际病原菌拮抗细菌的水平。
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http://apsjournals.apsnet.org.sci-hub.cc/doi/pdf/10.1094/PHYTO-12-15-0322-R
5.17
厌氧氨氧化过程影响因素综述
李小圆
厌氧氨氧化过程自1995年被发现以来，被认为是一种非常经济高效的污水处理技术，因此此过程受到广泛关注。厌氧氨氧化过程被认为是高温最佳，且对pH变化敏感。来自波兰的Mariusz等近日在Chemosphere发表名为"Influence of temperature and pH on the anammox process: A review and meta-analysis"的文章，综述研究污水处理中两个关键参数，pH和温度，在其过程中的影响。研究发现厌氧氨氧化过程在20℃~40℃范围内都可以进行有效除氮，甚至一些文章发现，环境低温在10℃~15℃也可以进行，但该领域机制仍需进一步研究。而且如预期的那样，生物膜和颗粒是保护细菌免受低温和其他抑制因素（如pH）的最稳定的生物质形式。本文综合了近年来对厌氧氨氧化进展的研究，丰富了我们对其认识，为生态污水处理提供了理论基础。
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http://sci-hub.cc/10.1016/j.chemosphere.2017.05.003
5.16
土壤硝化响应温度模型揭示AOA、AOB活性热动力学差异
卢瑟菌
氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）共存于多种不同生境下，其在不同环境中的多样性、丰度、活性及其对硝化过程的相对贡献率已被大量研究。大量证据表明诸如CO2浓度、氮浓度及种类、pH及温度等因素都会直接或间接地影响两者对硝化的相对贡献率。但目前关于温度对AOA和AOB介导的硝化过程的影响机制还不明了。近日，来自美国俄勒冈州立大学的Taylor等人在ISME J发表题为“Modeling of soil nitrification responses totemperature reveals thermodynamic differences between ammonia-oxidizing activity of archaea and bacteria”的研究论文，作者通过模拟培养的方法评估了温度跨度为4-42 °C范围内AOA和AOB对硝化过程的贡献率。基于以往研究，作者提出如下假说：AOA和AOB会对温度表现出不同的响应特征。为了对进一步量化差异，分别应用了两种不同的生态模型：平方根生长模型（square root growth model, SQRT，该模型曾被用于评估温度对土壤呼吸和生长进程的影响）和大分子速率理论模型（macromolecularrate theory model, MMRT，该模型曾被用于评估温度对微生物硝化在内的各种微生物活性的影响）。研究结果显示：①硝化过程中优势的AOA和AOB对温度的响应存在显著差异。参与硝化的AOA与AOB的最适温度（Topt）显著不同（P<0.001），AOA的最适硝化温度比AOB高出至少12℃。②模型预测及验证实验结果均表明AOB的最低温度值（minimum temperature, Tmin）显著低于AOA；最高温度值（maximum temperature, Tmax）虽然很相近但也存在显著差异。上述结果表明可能存在不同值的AOA氨单加氧酶（AMO）在不同的温度范围内发挥活性；但没有证据显示AOB存在多个Tmin值。温度影响的AOA、AOB驱动的硝化特征差异为AOA、AOB相关的氨氧化生化过程的热动力学差异观点提供了理论支持。
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http://sci-hub.cc/10.1038/ismej.2016.179
5.15
革兰氏阳性和阴性益生菌在调节肠道感染中保护免疫的区别（综述）
胖鱼
肠道益生菌在预防和治疗传染病 (比如儿童和动物腹泻病) 上发挥的作用，正逐渐被人们认识。而且，肠道共生微生物在新生儿免疫系统发育和塑造对病原体的宿主免疫反应中也发挥重要作用。因此，对肠道微生物的研究十分必要。2017年3月27日，frontiers in immunology杂志上刊登了Sukumar Kandasamy等人的”Unraveling the Differences between Gram-Positive andGram-Negative Probiotics in Modulating Protective immunity to entericinfections”一文。本文讨论了革兰氏阳性益生菌及革兰氏阴性益生菌在调节宿主免疫中的差异，包括干扰或促进病原体与靶细胞的结合、肠道上皮屏障功能、DC（dendritic cells）反应、NK细胞（natural killer cell）活性、分泌型IgA的反应等；益生菌以其特异的方式调节感染性疾病的发病情况及宿主特异的保护免疫系统。最后总结发现：在提升无菌仔猪针对轮状病毒的保护免疫中，革兰氏阴性益生菌比阳性益生菌更加有效。
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https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5366325/pdf/fimmu-08-00334.pdf
5.14
台湾龟山岛浅水热液口富硫沉积物中总细菌
和化能自养群落的多样性
小超人
深海热液口（hydrothermal vents, HTVs）是地球地壳上能够排出由地热加热而成的热液的裂口。HTV的环境条件与其他环境显著不同，这些差异包括升高的温度，还原化合物、气体和重金属的富集。近年来，对HTV生态系统的研究已经重新定义了我们对地球上极端微生物的理解及其对物质和能量循环的相对贡献。但是深海HTV位于深度大于200米的海平面下，取样较困难，而位于深度小于200米的浅水HTV与其有相似的地理起源且样品更易获得，所以对浅水HTV的研究，有助于扩展我们对深海HTV的认识。近日，Li Wang等在Microb Ecol上发表了题为“Diversity of Total Bacterial Communities and Chemoautotrophic Populations in Sulfur-Rich Sediments of Shallow-Water Hydrothermal Vents off Kueishan Island, Taiwan”的文章。在本研究中，通过焦磷酸测序技术检测16S rRNA基因以及参与化学自养型碳固定（aclB，cbbL和cbbM）的关键功能基因，对中国台湾龟山岛浅水HTV沉积物细菌群落的多样性进行研究。结果发现：① ε-变形菌纲的Sulfurovum和Sulfurimonas在底栖细菌群落中占据主导地位；② aclB基因分析的结果还表明这些细菌参与了使用还原三羧酸（rTCA）循环的碳固定；③ cbbM基因的分析表明，α-变形杆菌成员如紫色非硫细菌（purple non-sulfur bacteria）是通过Calvin-Benson-Bassham（CBB）循环进行碳固定的主要化能自养细菌，然而，他们只占总细菌群落的2%。这些研究结果表明，rTCA循环是龟山岛浅水HTV的沉积物中主要的化能自养型固碳途径。
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5.13
基因组简化和微生物-宿主互作驱动冷泉海绵相关硫氧化细菌适应性
卢瑟菌
作为最古老的后生动物（metazoan），海绵（sponge）已与特殊的微生物共生体之间建立起了密切的联系。但目前关于深海海绵化能自养共生微生物的了解较少。近日，香港科技大钱培元老师课题组在ASM旗下mSystems期刊上发表了题为“Genome Reduction and Microbe-Host Interactions Drive Adaptation of a Sulfur-Oxidizing Bacterium Associated with a Cold Seep Sponge”的研究论文。文章通过名为“differential coverage binning”的方法对宏基因组测序获得的22-Gb序列数据进行拼接，获得了一株在深海冷泉海绵（Suberites sp.）中优势的共生硫氧化细菌的（SOB）基因组近完成图。系统进化分析表明，该细菌属于一株未分类的γ变形菌（命名为Gsub），其可能代表了一个新的深海硫氧化细菌群（group）。显微观察表明，其可能为胞外共生。基因组分析表明，Gsub有完整的硫氧化和固碳通路，说明其为化能自养（chemoautotrophic）微生物。通过与其他海绵相关的SOB及浮游SOB的比较基因组分析发现，Gsub存在明显的基因组简化（genome reduction）现象，主要缺失了糖代谢、运动、DNA修复及渗透胁迫响应相关的基因。有趣的是，这种基因组简化策略与深海蛤内共生微生物高度相似。然而，Gsub保留了防御噬菌体及与宿主海绵互作紧密相关的蛋白分泌相关的基因。此外，作者还拼接出一株氨氧化古菌（AOA）的基因组，其可能在海绵体内发挥氨氧化及固碳功能。本研究为冷泉环境无脊椎动物相关的细菌提供了新视角。
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http://sci-hub.bz/10.1128/msystems.00184-16
5.12
大猩猩肠道微生物分类和代谢的“食”、空特征
参天大葱
肠道微生物对宿主生理起到重要作用已众所周知，The ISME Journal (2016)刊登了一篇文章“Temporal variation selects for diet–microbe co-metabolic traits in the gut of Gorilla spp”，文章对两类大猩猩肠道微生物的研究进行了报道。
文中，作者采集了228份粪便样品，这些样品分别来自低地和山地大猩猩（G. g. gorilla和G. b. beringei）。通过研究发现，这两类大猩猩的肠道微生物群落组成和代谢功能存在显著的差异。山地大猩猩肠道菌群分类和功能与纤维素代谢关系更密切，低地大猩猩则更多的是单糖、脂、甾醇转运相关基因。进一步的研究还发现，大猩猩肠道微生物群落组成还受饮食影响。由低水果饮食季节向高水果饮食季节过度，低地大猩猩肠道微生物群落也随之而转变。低水果饮食季节，低地大猩猩与山地大猩猩肠道微生物差异更小，高水果饮食季节差异更大。
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http://www.nature.com/ismej/journal/v10/n2/pdf/ismej2015146a.pdf
5.11
添加泥炭和铁对马铃薯疮痂病发病程度以及块茎表皮土（tuberosphere soil）细菌群落的影响
坚果儿
传统的马铃薯疮痂病防治策略包括选择抗性品种，精确施肥，提高土壤湿度，化学处理以及降低土壤pH。然而，这些方法强烈依赖于当地的自然条件，因此不能完全预测效果。以前的研究表明病原菌的发展不只与pH有关，也与土壤营养相关。来自捷克的Marketa Sagova-Mareckova课题组在FEMS Microbiology Ecology上发表了一篇文章题为“The effect of peat and iron supplements on the severity of potato common scab and bacterial community in tuberosphere soil”，为了确定土壤有机质、铁和pH对疮痂病发展的影响，向装有疮痂病土（soil conducive for common scab）的花盆中分别添加泥炭、DTPA（二乙烯三胺五乙酸）螯合铁和二者的混合物，以疮痂病土和附近发病程度低的抑病性土壤（suppressive soil）为对照，种植疮痂病易感品种Agria。用qPCR的方法定量了块茎表皮土和马铃薯周皮（periderm）的细菌、放线菌和txtB基因（编码疮痂病相关thaxtomin毒素）。对块茎表皮土进行16s rRNA基因的Iillumina扩增子测序分析细菌群落结构。结果显示，添加泥炭和铁都能控制疮痂病，混合添加效果最好。3种处理都对细菌群落结构有影响，泥炭和铁混合处理后朝着抑制性土壤的方向改变了最多的OTU数。似乎添加铁有利于植物防御，铁和泥炭混合添加可改变细菌群落以更好地抑制疮痂病。
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http://sci-hub.cc/10.1093/femsec/fiw206
5.10
氨氧化细菌和古菌的定量和组成对长期施肥的响应
小丸子
长期施肥对土壤氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）群落组成和丰度的影响已经在紫色土壤、钙质流体土壤、森林土壤、高地红土、酸性土壤和水稻土中得到了研究。含有AmoA的土壤中微生物群落组成受土壤pH、总（TN）和土壤有机质（SOM）的影响很大。长期施肥能够改变土壤养分供应，施加粪肥的土壤中TN和SOM通常是增加的，而施加化肥的土壤中pH值普遍下降。然而，关于长期施肥如何影响土壤性质，从而影响土壤AOA和AOB群落组成和丰度的问题仍未得到解决。南京农业大学沈其荣教授在Scientific Reports上发表了名为“Quantitative and compositional responses of ammonia-oxidizing archaea and bacteria to long-term field fertilization”的文章，利用qPCR、焦磷酸测序对AOA和AOB的群落组成和丰度进行了评估。长期施肥处理包括：化肥（NPK）、化肥加粪肥（NPKM）和不施肥（CK）。结果显示：（1）NPK对AOA和AOB的群落组成有显著影响，施加粪肥可以抑制化肥引起的群落变化；（2）NPK能导致土壤酸化和亚硝酸盐的富集；（3）AOA和AOB的数量与土壤总氮和潜在的硝化活性显著相关；（4）NPKM处理中氨氧化群落的数量最大，潜在硝化活性（PNA）最高，与NPK相比，由于营养物质输入量较大导致氮损失的潜力较高。（5）AOA与糖水解酶活性的强相关性表明，在这些土壤中AOA比AOB对有机碳和氮的投入更敏感；（6）PNA与AOA和AOB群落显著相关，这表明AOA和AOB在黑土土壤氨氧化过程中扮演着重要角色。
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http://sci-hub.cc/10.1038/srep28981
5.8
胖鱼
氮源是海洋生物生产的一个关键限制因素。而甲胺，产生自有机质降解，可以为海洋微生物提供氮源，因其挥发性和温室气体效应，对全球气候变化有一定影响。微生物对其降解利用可减少这种温室气体的排放。甲胺被各种甲基营养菌群微生物当作碳源，被非甲醇微生物作为氮源。迄今为止，研究水生生境中甲胺的利用，主要集中在对碳的供给，其在海洋环境方面的多样性和活性并不清楚。2017年Martin Taubert等人在Environmental Microbiology（IF 5.932）上发表了“Methylamine as a nitrogen source for microorganisms from a coastal marine environment”一文。用15N-SIP技术检测海水样品中的细菌；检索15N标记DNA的宏基因组；结合蛋白质组学，重建假定的代谢途径，评估这些参与甲胺中氮循环的细菌的关键蛋白的表达，揭示了α和γ变形菌纲的细菌可通过GMA途径（γ-glutamyl-methylamide pathway）从甲胺中吸收氮的机理，发现甲基营养型（methylotrophs）和非甲基营养型（non-methylotrophs）的细菌均通过GMA途径利用甲胺。
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5.7
氨氧化微生物对小麦-水稻轮作耕地中四种施肥方式的响应
李小圆
氨氧化是微生物硝化过程的限速步骤，决定了作物对肥料的利用效率。近日，南京农业大学的黄启为课题组在Front Microbiol.发表名为"Dynamic Response ofAmmonia-Oxidizers to Four Fertilization Regimes across a Wheat-Rice Rotation System"的文章，研究比较了在小麦-水稻轮作系统中，氨氧化微生物对不同施肥处理的动态响应。作者对轮作系统采用了四种不同施肥处理：无氮肥（NNF），化学肥料（CF），有机 - 无机混合肥（OIMF）和有机施肥（OF）。并选取八个植物生长代表时期的表层0~20cm土壤，对氨氧化微生物的活性，丰度及群落结构进行了研究。结果表明，相比植物生长时期，肥料是土壤AOB群落丰度和组成的最佳预测因子。尿素N-肥可显著提高AOB 丰度，而有机氮对AOB丰度影响并不显著。TRFLP结果显示，109bp的T-RF（Nitrosospira Cluster 3b）和280bp的T-RF（Nitrosospira Cluster 3c）是AOB的优势群落，虽然AOA的丰度和群落结构同时受到施肥处理和植物生长阶段的显着影响，但并没有特别的趋势。此外，在整个小麦-水稻轮作阶段，多次逐步线性回归(multiple stepwise linear)的结果表明，AOB在氨氧化过程中比AOA发挥更重要的作用。此研究对多种施肥处理下氨氧化丰度和群落结构的动态响应规律提供了新视角。
5.6
一种从深南中国海的海洋沉积物获取的新型耐盐酯酶
胖鱼
海洋酯酶在海洋有机碳降解和循环方面发挥重要作用，源于海洋环境的耐盐酯酶可能在高盐工业中具有应用潜力。虽然大量的海洋来源酯酶已被报道，但关于耐盐酯酶的研究并不多。
本文于2017年发表在 frontiers in microbiology（IF 4.165）上，题目为“ Identification and Characterization of a Novel Salt-Tolerant Esterase from the Deep-Sea Sediment of the South China Sea ”。作者从南海深海沉积物样本出发，建立了一个包含 7200 个克隆的氯霉素抗性fosmid宏基因组文库。通过功能筛选及在大肠杆菌中表达在此文库中筛选出了编码酯酶的基因H8。系统发育分析表明 H8 是细菌解脂酶家族 V 的新成员。H8 可高效水解短链酯(C4–C10)，尤其是对 p-硝基苯基己酸酯类的水解活性最高，最佳催化温度和pH分别是35 ℃和10.0。H8具有较高的耐盐性，在4.5 M NaCl环境仍保持稳定性，这表明H8适应海洋盐环境，可能有工业应用潜力。与以往报道的拥有高酸性/碱性残基比和低等电点值的嗜盐/耐盐酶不同，H8包含了大量碱性残基，导致其高的碱性/酸性残基比和高等电点值 ( 9.09 )。此外，通过数据库检索找到了至少10个与其类似的高碱性/酸性残基比的同源序列，表明H8及其同源序列可能是一个新的耐盐酯酶group。通过定点突变，研究了碱性残基在 H8 耐盐中的作用。将Arg195、Arg203 或 Arg236突变为酸性Glu后，其在高盐下的活性和稳定性均明显下降，表明这些碱性残基在 H8 耐盐性中发挥重要作用。上述结果将增进我们对海洋细菌酯酶和耐盐酶的进一步了解。
全文免费下载链接https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5362591/pdf/fmicb-08-00441.pdf
5.5
城市绿地土壤微生物结构——受植被类型及公园年份的影响
参天大葱
微生物在生态系统中的重要性已众所周知，但我们对城市绿地土壤微生物的认识依然不足。前段时间，Environmental Microbiology刊登了“Soil microbial communities are shaped by vegetation type and park age in cities under cold climate”一文，对城市绿地土壤微生物进行了研究。作者选取了41个不同城市公园作为样点：a、多植被类型（长青、落叶、草坪）；b、不同年份（建造10年、50年、大于100年）。此外，作者又在非城市地区采集了5份森林土壤做为对照。
研究结果表明，虽然不同样点的微生物存在波动，但其均符合植物-微生物相关联这一典型模式：城市公园土壤细菌、真菌群落结构均与植被类型相关，尤其是真菌，与植被存在更紧密联系。不同年龄的城市公园塑造出不同的土壤微生物群落结构。这可能是因为年代更久的公园，公园植被有更长的时间去调节土壤性质和微生物群落。进一步发现，对照组土壤微生物群落更加保守，这可能是因为城市公园长期暴露在持续的人类活动影响下。最后作者强调，维护多元化的城市绿地空间和植被多样性，对于提高微生物群落和功能复杂度尤为重要。
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http://onlinelibrary.wiley.com.sci-hub.cc/doi/10.1111/1462-2920.13660/full
5.4
不同浓度的生物有机肥对黄瓜枯萎病（Fusarium wilt）
和土壤微生物群落变化的影响
坚果儿
黄瓜枯萎病是一种由黄瓜枯萎病菌（Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum）引起的常见的土传病害，世界各地均有发生。以前的研究证明，生物有机肥（粪肥与枯草芽孢杆菌SQR9固体发酵而成）对黄瓜枯萎病的控制效果与SQR9控制黄瓜枯萎病菌的能力直接相关。然而，不同浓度的生物有机肥对土壤微生物群落的影响尚不清楚。西北大学的 Weiwei Wang等在Plos One上发表了题为“The influence of different concentrations of bio-organic fertilizer on cucumber Fusarium wilt and soil microflora alterations”的文章，通过设置盆栽实验，向土壤中添加4个浓度的生物有机肥（0.25%，0.5%，1.0%，2.0%），应用群落水平生理学指纹方法（community-level physiological profiles，CLPPs）、高通量测序（Illumina MiSeq sequencing）和定量RCR，研究了不同浓度的生物有机肥对黄瓜枯萎病、土壤理化性质和微生物群落的影响。结果显示，与对照相比，添加低浓度的生物有机肥（0.25%和0.5%）不能有效降低发病率和影响土壤微生物。高浓度的生物有机肥（1.0%和2.0%）使发病率显著降低33.3%-66.7%，产量显著提高83.8%-100.3%。生物有机肥特别是1.0%和2.0%，使土壤中黄瓜枯萎病菌数量显著下降。土壤微生物活性随着生物有机肥浓度的增加而提高。高通量测序结果表明，高浓度的生物有机肥激活了多种微生物。冗余分析显示在添加了1.0%和2.0%生物有机肥的土壤中占主导地位的微生物与土壤中有机质、有效磷、有效钾的含量有关。总而言之，施用高浓度的生物有机肥抑制了黄瓜枯萎病，连续种植后可能通过改善土壤化学条件和影响土壤微生物群落的组成增加黄瓜产量。
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http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0171490
5.3
焦磷酸测序确定两种耕地类型对土壤细菌群落多样性的影响
小丸子
土壤能够依赖微生物多样性为生态系统提供服务，其中80％-90％的过程是由微生物介导的。但我们对土壤中存在的微生物类型和土壤管理如何影响它们还知之甚少。另外，微生物的鉴定受到传统培养技术的限制。目前，宏基因组方法越来越普遍，高通量测序方法允许进行更深入的分析。美国俄亥俄州立大学研究团队在Molecular Ecology发表了名为“Bacterial Community Diversity in Soil Under two Tillage Practicesas Determined by Pyrosequencing”的文章。作者利用高通量测序对两块地（一块地连续52年免耕，另一块地为犁耕）的细菌多样性进行了初步分析。结果表明变形菌和酸杆菌在所有样品中占优势，免耕的样品有更高的细菌丰富度，并检测到5个特有的门。在犁地的土壤中检测到4个特有的门，99%的细菌群落丰度小于1%。翻耕有助于土壤均匀，减少微生物生长微环境的独特性。作者认为耕地会倾向于减少土壤中的优势类群。
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https://link.springer.com/article/10.1007/s00248-015-0609-4
5.2
高原草地系统中氮肥施加对氨氧化微生物群落结构的影响
李小圆
青藏高原拥有着世界占地面积最大与海拔最高的高原生态系统，其草原覆盖面积高达85%以上。近年随着长期过度放牧与气候变化的影响，草原日益退化，造成畜牧生产减少，土地荒漠化以及沙尘暴等一系列环境问题。化学肥料，尤其是氮磷肥，施用于草地后，可以最大化的增加畜牧的地上生产。然而短期施肥处理对土壤微生物，尤其是氨氧化微生物的影响作用尚未可知。近日，南京土壤所褚海燕课题组在Soil Biology & Biochemistry杂志发表了题为"Ammonia-oxidizingbacteria rather than archaea respond to shortterm urea amendment in an alpinegrassland"的研究论文，对青藏高原草地生态系统中短期N\P施肥处理下（<3年）氨氧化微生物的群落响应变化进行了探究。qPCR结果显示，不施肥土壤中氨氧化古菌(AOA)丰度是高于氨氧化细菌(AOB)，然而短期施加氮肥后，AOB丰度显著升高，而AOA基本不变。这表明施加氮肥后AOB或在氨氧化过程中起到更重要的作用。焦磷酸测序结果同样显示，施加氮肥后AOB群落结构较之AOA发生了更明显的变化，这说明AOB对氮肥的响应更加敏感。此研究证明了在青藏高原草原环境中，短期的氮肥的施用确实是影响氨氧化群落结构的一个重要影响因子。
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http://ac.els-cdn.com/S0038071717300834/1-s2.0-S0038071717300834-main.pdf?_tid=4cd83a6a-2f46-11e7-b939-00000aab0f27&acdnat=1493736644_94747d9686634d0bf23df0f377693f77
5.1
升温通过改变土壤功能微生物群落增加古老有机质降解
卢瑟菌
土壤有机质(SOM)中存贮着约三倍于大气碳的碳储备，因此土壤有机碳的变化可能会对将来大气中CO2浓度及全球气候变化产生重要影响。过去二十年，已有不少研究者研究了升温对表层土壤有机质分解的影响，然而，大部分土壤有机质以古老碳的形式存在于亚表层。目前，关于土壤亚表层有机质在未来升温中的命运知之甚少。近日，周集中老师课题组在ISME J发表了题为“Warming enhances old organic carbon decomposition through altering functional microbial communities”的研究论文。作者通过长期野外升温处理实验，结合稳定同位素探针（SIP）和宏基因组分析技术（16S扩增子高通量测序+GeoChip芯片），证明了升温会显著增加亚表层土壤有机质的降解。针对高草草原的实验进一步表明，十年的升温促进了数十到上千年亚表层土壤有机质的降解，这种促进作用与土壤功能微生物群落结构的变化密切相关。通过SIP与宏基因组技术相偶联，与对照组土壤相比，升温实验组土壤中检测到了更高丰度的参与有机质降解的功能基因。上述结果表明，升温可能会极大影响亚表层中土壤有机质稳定性，进而可能有助于全球气候变化与碳循环之间的长期正反馈。
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www.nature.com/ismej/journal/vaop/ncurrent/pdf/ismej201748a.pdf