关注宏观尺度下菌群与环境的相互作用 | 热心肠日报

今天是第1147期日报。

EcoFABs：通过标准化的装配生态系统推进微生物组科学

Nature Methods[IF:28.467]

① 微生物群落社区迫切需要开发一些广泛接受的标准化微生物生态系统，并结合标准化工作流程，计算工具，数据标准和计算模型；② 这种可重复的装配生态系统（fabricated ecosystems，EcoFABs）将使相关研究可以被不同的科学家复制，平衡研究的再现性和相关性；③ 目前可用于宿主-微生物相互作用的实验系统包括微生物恒化器、慢性伤口生物膜模型和organ-on-a-chip系统等；④ 这些现有和未来开发的标准微生物生态系统将推动微生物组科学的研究。

EcoFABs: advancing microbiome science through standardized fabricated ecosystems
06-21, doi: 10.1038/s41592-019-0465-0

【主编评语】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。（@高春辉）

气候变化背后的微生物学——问题和展望

Nature Reviews Microbiology[IF:34.648]

① 气候变化会影响环境中微生物的多样性和功能，包括海水酸化、全球变暖等，冻土和草原等敏感区域将首当其冲；② 为了减轻气候变化的影响，需要有针对性的采取诸如遏制污染、减少排放、增加土壤碳固定和开展生态系统工程等干预措施；③ 目前的观测数据的时空尺度仍然有限，微生物组研究产生的细节与宏观尺度上的气候模型仍然存在脱节；④ 生态基因组学面临巨大挑战，需要弄清自然系统的哪些组成部分才是决定特定气候因子的关键。

Climate change microbiology - problems and perspectives
06-01, doi: 10.1038/s41579-019-0178-5

【主编评语】在整个地球的生命史中，微生物存在的时间最长，微生物群落一直在改变气候，并且已经被气候所改变。了解环境微生物组在气候变化时如何响应、适应和演变，是我们认识气候 - 生态系统互馈能力的关键。（@高春辉）

综述：捕食在调节土壤微生物组中的重要作用

Trends in Microbiology[IF:11.974]

① 土壤中的捕食者可以通过选择性或非选择性的摄食行为调节微生物群落的结构（例如多样性）和功能（例如微生物矿化作用）；② 直接捕食者包括原生动物、线虫、微型节肢动物和腐食性土壤动物等，体型上从几毫米到几厘米不等；③ 顶级捕食者可以消耗直接捕食者，对土壤微生物产生间接影响，这个级联效应的作用通常会被忽视；④ 气候变化可以影响捕食关系，导致真菌的过度增殖；⑤ 总体上，捕食、植物和土壤性质是调节土壤微生物组的关键因素。

Trophic Regulations of the Soil Microbiome
05-25, doi: 10.1016/j.tim.2019.04.008

【主编评语】土壤微生物组调节重要的生态系统功能，然而我们才刚刚开始了解调节土壤微生物组的因素。当前，捕食在推动土壤微生物组结构和功能方面的作用仍未得到足够重视。在这里，作者回顾对土壤中微生物捕食者如何影响和塑造土壤微生物组的群落结构和功能。最后，作者强调土壤微生物组的结构和功能取决于捕食、植物和土壤理化性质之间的相互作用。（@高春辉）

城市海滩和污水中抗生素抗性组研究

Microbiome[IF:10.465]

① 人类对各种环境进了大量抗生素耐药基因分布的研究，但缺少对沿海城市污水和海岸的联合分析；② 本文对乌拉圭首都8处污水和12处海水进行宏基因组测序，确定其细菌群落及其毒性和抗生素抗性分布情况，结果包括了当地医院报告的抗生素耐药类型；③ 污水和海水比较，多种类型抗生素耐药基因的数量更丰富，同时研究了抗生素耐药基因在可遗传元件上的分布和鉴定了指示组间差异的生物标志物；④ 本研究为流行病学的监控提供数据基础。

Urban metagenomics uncover antibiotic resistance reservoirs in coastal beach and sewage waters
02-28, doi: 10.1186/s40168-019-0648-z

【主编评语】本文实验设计简单，分析思路清晰，结果描述简明。适合研究抗生素耐药基因的同行作为入门级参考文献，学习和模仿其分析方法和结果描述的基本套路，助力你快速上手宏基因组学分析和结果解读，早日冲击高水平文章。（@刘永鑫）

Hi-C测序助力宏基因组测序数据组装和分箱

Genome Biology[IF:14.028]

① Hi-C技术为解析宏基因组中的基因组（称为MAG）提供了一个新的途径；② 最近推出的ProxiMeta方法是适用于该技术的宏基因组分箱的生物信息学工具，日前证实其在肠道菌群的分箱中取得了最好的结果；③ bin3C则提供了一个开源解决方案，在增加Hi-C测序深度的条件下，可以大幅提高MAG的获得数；④ bin3C可以在保证基因组完成度较高的前提下，较ProxiMeta检测到更多的MAG，有57%的改善；⑤ 此外，双酶消化构建的Hi-C宏基因组文库更适用于bin3C分析。

bin3C: exploiting Hi-C sequencing data to accurately resolve metagenome-assembled genomes
02-26, doi: 10.1186/s13059-019-1643-1

【主编评语】在CGF-2019的新技术大会中，Ivan介绍了Hi-C方法在宏基因组分箱上的重要价值（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1069972254）。小编当时就想：这真是一个有创造力的想法。当前，Hi-C测序文库构建的选择很多，但是分析工具比较欠缺。本研究提出了一个开源的分析工具bin3C，并与目前唯一的另一种方法ProxiMeta进行了比较。（@高春辉）

FEAST: 快速准确的微生物来源追溯工具

Nature Methods[IF:28.467]

① 快速准确的微生物来源分析一直是本领域的难点，之前发布的SourceTracker仍有速度慢，准确率不高的问题；② 本文提出一种新的方法FEAST，可以实现快速、更准确的微生物来源追踪；③ 软件基于R语言开发，保证了方法跨平台的可用性；④ 应用于婴儿和厨房两个微生物组项目，结果的微生物来源解释比例更合理；⑤ 此方法在分类问题中，也比JSD、加权UniFrac指标有更好的AUC值，在医学诊断中有更好的应用前景。

FEAST: fast expectation-maximization for microbial source tracking
06-10, doi: 10.1038/s41592-019-0431-x

【主编评语】在微生物来源分析中，随机森林和基于贝叶斯的SourceTracker有较广泛应用，但运行速度和准确度一直不尽人意。基于模拟数据测试，本软件的优势是与之前的方法相比即快又准。此外在婴儿和厨房的自然样本数据中，也看到了较合理的结果。此外它也可应用于分类诊断中的应用，也比JSD和UniFrac方法更准确。同时提出了将未知来源比例可能用于疾病恢复过程中的诊断指标。方法到底多好用，还需要在更多的实战项目中检验。（@刘永鑫）

化疗诱导的口腔粘膜炎与口腔菌群失调

Microbiome[IF:10.465]

① 化疗患者中，5-氟尿嘧啶（5-FU）治疗易引起口腔粘膜炎，严重程度与药物剂量、唾液流量增加、口腔粒细胞计数升高相关；② 化疗期间口腔细菌群失调，与口腔粘膜炎程度相关，链球菌等共生菌属减少，具核梭杆菌等革兰氏阴性菌富集；③ 该变化与5-FU的直接抗菌作用关联不大，而更像其它口腔炎症相关的菌群失调；④ 化疗期间口腔上皮的先天免疫和细胞凋亡相关基因表达上调；⑤ 体外实验中，唾液链球菌可被口腔上皮耐受，具核梭杆菌则加剧粘膜损伤。

Chemotherapy-induced oral mucositis is associated with detrimental bacterial dysbiosis
04-25, doi: 10.1186/s40168-019-0679-5

【主编评语】口腔粘膜炎是化疗的常见副作用之一，《Microbiome》近期发表的一项研究发现，化疗诱导的口腔粘膜炎与口腔细菌群的失调相关，且这种失调可加剧药物诱导的上皮损伤，改善口腔细菌失调或是缓解口腔粘膜炎的新思路。（@李丹宜）

华中农大黄飞若：低浓度氨气影响猪鼻菌群

Frontiers in Microbiology[IF:4.259]

① 将120头猪分别暴露在不同氨气浓度中连续饲养4周；② 随着氨气浓度的增加，鼻菌群的α多样性和丰度都降低，其中变形杆菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门及绿弯菌门含量最高；③ 低浓度氨气显著降低了鼻菌群中与细胞运动、信号转导、等基因的丰度，增加了与免疫系统疾病、维生素/脂质/氨基酸代谢的相关基因；④ 体内试验表明，氨含量增加引起呼吸道损伤，增加有害菌的定植，降低猪生长性能；⑤ 建议养猪场氨浓度不应超过20ppm。

The Variation of Nasal Microbiota Caused by Low Levels of Gaseous Ammonia Exposure in Growing Pigs
05-16, doi: 10.3389/fmicb.2019.01083

【主编评语】来自华中农业大学的黄飞若团队在Frontiers in Microbiology上发表的一项最新研究，发现低浓度的氨气（20-25ppm）可显著影响猪的鼻菌群多样性、组成及功能，并影响了猪的健康及生长，建议养猪场氨浓度不应超过20ppm。（@沈志勋）

感谢本期日报的创作者：高春辉，刘永鑫，李丹宜，张贺

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