人类微生物组发展态势及建议

 近年来，基因组测序与分析技术的进步推动了人类微生物组研究的发展，进一步解析人体微生物组与全生命周期健康、疾病的发生发展、营养/药物功效发挥的关系，并由此带来健康与医疗理念的变革。通过全面分析全球人类微生物组发展趋势，发现当前人类微生物组参考序列解析仍处于起步阶段，由“普查”人类微生物组的构成与分布逐步扩展到解析特定人群的微生物组。随着研究的深入，人类微生物组功能的因果机制解析逐渐成为研究重点，基于人类微生物组重构进行健康干预受到更多关注。中国已经开展了大量人类微生物组基础研究，在粪菌移植等特定应用方向取得了一定的进展，但仍面临缺少对大规模人群样本的长期跟踪分析、研究系统性需进一步加强、高价值微生物组重构产品自主创新能力不足、产品开发存在监管漏洞等问题。提出了推动中国人类微生物组发展的政策建议。     

植食性昆虫、植物和共生微生物的功能关联

植食性昆虫和植物均能与微生物形成密切关系，它们各自的生态功能及相互关系也常被共生微生物所影响。近年来，随着分子水平研究方法的进展，植食性昆虫和植物中很多可遗传共生微生物（细菌、真菌等）被发现。共生微生物能够在营养、生殖、防御和解毒等方面给宿主带来显著影响，并与宿主形成竞争、互利或寄生等关系。植食性昆虫体内的含菌胞、肠道、血淋巴、唾液腺等常含有重要功能的共生微生物。新的分子生物学手段和高通量测序技术的应用使得我们能够增加对宿主和共生微生物（即使处于低丰度）之间关系的了解。本文尝试总结了植食性昆虫和植物共生微生物的多样性及其关系、昆虫和植物互作机制、昆虫共生菌解毒植物毒素等方面的近期证据，突出强调了应以系统观思维来理解共生微生物、植食性昆虫和植物间的功能关联，并就将来值得研究的问题提出了建议。     

植食性昆虫、植物和共生微生物的功能关联（英文）

植食性昆虫和植物均能与微生物形成密切关系,它们各自的生态功能及相互关系也常被共生微生物所影响。近年来,随着分子水平研究方法的进展,植食性昆虫和植物中很多可遗传共生微生物(细菌、真菌等)被发现。共生微生物能够在营养、生殖、防御和解毒等方面给宿主带来显著影响,并与宿主形成竞争、互利或寄生等关系。植食性昆虫体内的含菌胞、肠道、血淋巴、唾液腺等常含有重要功能的共生微生物。新的分子生物学手段和高通量测序技术的应用使得我们能够增加对宿主和共生微生物(即使处于低丰度)之间关系的了解。尝试总结植食性昆虫和植物共生微生物的多样性及其关系、昆虫和植物互作机制、昆虫共生菌解毒植物毒素等方面的研究,突出强调应以系统观思维来理解共生微生物、植食性昆虫和植物间的功能关联,就将来值得研究的问题提出了建议。     

喀斯特适生植物的共生微生物的研究进展

笔者通过对喀斯特适生植物根际土壤、根部和叶片等微生物群落特征的实验分析,发现喀斯特适生植物与多种已知可促进宿主植物抗逆的微生物共生。同时,还通过对喀斯特生态环境的土壤特征、植物共生微生物的生理生态作用等研究的梳理,并提出:共生微生物可以帮助宿主植物适应盐、旱等多种不利环境;喀斯特适生植物的共生微生物在生态保护和农业生产方面具有重要的应用价值;目前石漠化的治理方式不应只注重乔灌草的搭配,还应考虑生态系统中植物与微生物间紧密的相互作用及土壤、微生物与植物的相互影响。     

从人菌共生的角度探讨生物安全与传染病防控的新思路

 近年来发生的与传染病以及生物安全相关事件,如2003年严重急性呼吸系统综合征（SARS）和近期中东呼吸综合征（MERS）等,以及合成生物学技术在人造生命方面的安全风险,提示传染病防控和生物安全的现状不容乐观。如何重构、重建、重塑人类与微生物、尤其是病原微生物之间的关系,已成为重要的现实问题。结合国内外关于人体共生微生物尤其是肠道菌群与慢病相关性的研究进展,从生命起源与协同进化的角度考虑,提出需要正视微生物本身应有的生存空间与生存逻辑,辩证分析并重构人与病毒、人与菌群之间的平衡关系,从人菌共生、人菌共赢的角度出发,通过改善人体共生微生态环境,提高人体免疫力,为传染病防控和生物安全提供新思路。     

2021年人类微生物组研究热点回眸

人类微生物组(human microbiome)指生活在人体上的互生、共生和致病的所有微生物及其遗传物质的总和.近年来,人类微生物组研究加速推进,研究内容愈加广泛和深入,其科学意义愈加凸显,被视作"人体的另一个器官".从人类微生物组的组成和分布特征、在全生命周期中的作用、与疾病发生发展的关系、对营养代谢和药物功能的影响...     

氮沉降对植物共生微生物的影响研究进展

植物和微生物的相互作用可能在植物适应和减缓气候变化中发挥重要功能.初始陆地植物是一种半水生的原始藻类和水生真菌的共生产物，氮沉降会使植物共生微生物群落的组成、多样性和功能发生改变，减少植物和功能微生物之间的潜在联系，引起可预测的功能特征变化，进而对生态系统产生影响.植物共生微生物直接影响植物的生长和生理生态功能，微生物多样性和群落结构与生态系统功能之间的交互作用一直是生态学的关键科学问题之一.系统研究氮沉降对于植物微生物群落功能团的影响以及植物与其共生微生物之间的协同进化关系，对于揭示未来全球变化背景下植物共生微生物对生态系统功能的影响机制及其调控手段具有重要意义.     

当前慢病防控困境迫切呼唤新医学和菌心说

 进入21 世纪以来,国际社会所面临的慢病防控形势愈发严峻,不仅对于肥胖、糖尿病、高血压、肿瘤等慢病仍然缺乏良策,而且新药研发速度也并没有随着人类基因组计划的完成得到提高,进而导致欧美以及中国医疗改革举步维艰,反过来提示当代医疗模式可能存在一定问题。结合国际上的研究进展,针对这些问题进行系统分析以及基于大量志愿者进行科学研究的基础上,提出“慢病的菌源性学说”,倾向于认为人体慢病主要是由于多种因素所导致的人体共生微生物菌群紊乱造成的,同时证明可通过纠正胃肠道菌群紊乱显著改善包括便秘、肥胖、糖尿病等在内的慢病症状。在此基础上,还进一步提出“心理活动的菌源性学说”,认为人类的心理活动除了与大脑密切相关之外,还与人体共生菌群密切相关,甚至不排除人类心理活动有可能是微生物菌群通过人体大脑控制下的机体行为所展示出来的一种表现。进而提出新医学理论和菌心说学说,认为人菌平衡是健康的标志,而人菌失衡是慢病的根源,而且人菌失衡的关键在于人体和菌群之间的碳源竞争。菌心说学说认为相对于人体的躯体和大脑而言,由人体共生微生物菌群所构成的“心脑菌脑”有可能是人类心理活动的核心、中心和重心,而人体则有可能是被设计为菌群微生态系统提供生存与发展作用的场所和工具。基于这一观点,不仅可望实现慢病防控与健康管理领域的新突破,而且还有可能实现对人类心理活动以及精神意识活动的物质基础的认知与升华,对于重新认识人类以及人类社会将有可能带来前所未有的新突破。     

苯菌灵添加对植物种间竞争的影响：以加拿大一枝黄花与野大豆为例

共生微生物在植物的种间竞争与植物入侵过程中起到重要作用,而人类活动的干扰会破坏植物与土壤微生物间的共生关系,进而影响植物的种间竞争.为了探究干扰导致的共生关系破坏对植物种间竞争的影响及其可能的生态学后果,本研究选取土著植物野大豆(Glycine soja)与外来入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)为研究对象,使用苯菌灵抑制植物与土壤微生物之间的相互作用强度.结果显示,苯菌灵的添加主要抑制了植物与土壤微生物(菌根真菌、根瘤菌)的互利共生.对于苯菌灵导致的共生作用破坏,两种植物产生了不同的生长响应(野大豆叶根比不变,加拿大一枝黄花叶根比上升).这导致种间竞争条件下,野大豆的地下及地上竞争能力降低,植物的种间竞争平衡发生变化.本研究的结果表明,干扰导致的共生关系破坏对土著植物野大豆的影响大于对加拿大一枝黄花的影响,进而间接促进了外来植物加拿大一枝黄花的入侵.     

AMF对间套作体系中植物-土壤-微生物相互作用的影响及机制

丛枝菌根真菌（AMF）能与自然环境中的多数陆生植物互利共生。间套作种植作为增加农田生态系统生物多样性的重要措施，能显著提高植物对农田环境中多种资源的利用率。在间套作体系中，AMF通过对农作物和土壤环境的影响，提高农田生态系统的经济产量并促进其可持续发展。本文从AMF对宿主植物根系特征的影响、AMF对宿主植物根际微生物群落结构功能的影响、AMF在改善土壤结构提高土壤肥力方面的作用、菌根植物间共生菌丝网络的养分资源传递分配等方面，阐述AMF对间套作体系中植物-土壤-微生物相互作用的影响及其机制，为AMF在农业方面的进一步应用提供理论基础。     

鱼菜共生系统中植物根系微生物及氮转化影响因素研究进展

鱼菜共生系统是指水产养殖技术与水耕栽培结合的一种绿色养殖新模式.该系统内的微生物参与不同类型的氮循环,调节养殖水环境,其中植物根系微生物在鱼菜共生系统中同样发挥着重要的作用.在鱼菜共生系统养殖新模式的研究中,由于水生动物、菜种类繁多、环境多变、共生系统设计多样,导致植物根系微生态群落的研究面临巨大的挑战.本文在总结鱼菜共生基本情况的基础上,重点介绍了鱼菜共生系统中根系微生物群落的结构和作用、氮转化的影响因素和微生物群落研究技术手段的研究进展,并提出了4个有关鱼菜共生系统中植物根系微生物的研究方向:(1)开展微生物根定植的研究;(2)探究植物生长促进微生物的作用机制;(3)筛选植物根系优质菌种并加以应用;(4)验证植物生长促进微生物大规模应用的可行性.     

酸奶质量的控制及保鲜

本文对酸奶发酵期间微生物的共生关系及保鲜问题进行了探讨，提出了提高酸奶质量、延长其保鲜期的措施。     

胃肠道微生物区系在宿主体内共生作用的研究进展

宿主与肠道微生物区系长期共同进化的结果是宿主与细菌间的互利共生.在人的消化系统中拥有成千上万的共生细菌,这些共生细菌对宿主肠道的营养加工、粘膜免疫耐受和一些其它功能具有重要的作用.现行的分子生物学技术和无菌动物模型为研究宿主与共生细菌之间的分子机制提供了前所未有的机遇,有助于我们更深入地理解肠道的共生细菌对人正常生理功能的作用,从而发展新的治疗策略.     

聚焦“微”生物，彰显“大”智慧——专访广东省华南应用微生物重点实验室主任郭俊研究员

微生物可能是地球上最大的、尚未有效开发利用的自然资源。虽然从1673年发明显微镜至今，人类对微生物的研究经历了一段漫长的发展历程，但是据有关生物学家估算，目前为人们所认识的微生物种类仍仅占自然界中微生物总数5％左右。尽管如此，现有的微生物学研究成果还是被广泛地应用到人们的日常生活，如食品、药品、化妆品和环境保护等生产与应用中。     

胃肠道微生物区系在宿主体内共生作用的研究进展

宿主与肠道微生物区系长期共同进化的结果是宿主与细菌间的互利共生.在人的消化系统中拥有成千上万的共生细菌,这些共生细菌对宿主肠道的营养加工、粘膜免疫耐受和一些其它功能具有重要的作用.现行的分子生物学技术和无菌动物模型为研究宿主与共生细菌之间的分子机制提供了前所未有的机遇,有助于我们更深入地理解肠道的共生细菌对人正常生理功能的作用,从而发展新的治疗策略.     

论人类对地理环境系统的自学控制与定向改造

本文以人地关系为主线，以耗散结构论、控制论和信息论为理论指导思想，重点探讨人类对地理环境系统的自觉控制与定向改造，旨在探求一条人与自然环境之间的和谐共生之路。     

自然界的内在价值

自然界是人类赖以生存的外部环境，是人类的“母亲”，没有淡水、没有空气、没有绿色植物、没有昆虫和微生物，人类根本无法生存。但是长期以来，人类视自己为自然界的主人，强调人的内在价值或内在目的，对大自然进行掠夺性的开发和利用，以致造成了严重的生态危机。     

一种锰氧化细菌的生长特性

采用平板菌落计数法测定了共生生金菌的生长曲线,查明了这种微生物的世代时间和比生长率,并就环境ｐＨ值对共生生金菌生长情况的影响进行了研究·结果表明,共生生金菌的生长速率是它催化锰氧化反应的关键制约因素,加快共生生金菌的生长速率,是强化碳酸锰矿石微生物氧化过程的有效途径·     

宏基因组学技术与微生物群落多样性分析方法

从宏基因组学的2个主要技术——扩增子测序与宏基因组测序出发,对其在微生物群落检测中的基本分析流程进行了介绍.概述了微生物群落多样性的概念、相关的统计分析原理以及相关分析结果的解析方法等.提出利用正处于蓬勃发展时期的大数据分析技术与手段来克服宏基因组学数据解析,并将分析结果用更易理解的形式展现出来是未来研究的重点和难点,...     

菌丝内生细菌及其宿主真菌共生体系研究进展

微生物共生普遍存在于自然界中，真菌-细菌联合体能以多种方式相互作用，共同发挥各种生态功能。有些细菌驻留在真菌菌丝内部，借以调控真菌的生长、发育、分布和次级代谢过程，这些细菌被称为菌丝内生细菌（endohyphal bacteria, EHB）。EHB的研究揭开了微生物生态学的一个新篇章，是真菌与细菌共生关系中最紧密的代表。在逆境条件下，EHB可以调节寄主生殖机制相关的关键成分或步骤，诱导植物激素类物质的产生，对寄主真菌具有辅助性保护作用。研究最深入的真菌-EHB共生体系是植物致病性根霉菌Rhizopus sp.与伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.，引起水稻幼苗枯萎病所必需的植物毒素——根霉素是由伯克霍尔德氏菌所产生的，而非寄主根霉菌本身产生的。EHB也会影响定殖于高等植物的内生真菌的生态和多样性。在某些情况下，EHB还有助于激活参与识别、转录调节和初级代谢蛋白合成过程的相关基因。目前已开发出了无菌培养分离EHB的方法，然而对真菌-EHB共生体系的研究尚不够深入。综述了菌丝内生细菌EHB及其与宿主真菌的共生体系，阐述这些伴侣之间复杂微妙的相互关系，以及EHB对宿主真菌和宿主植物生长和发育的影响，并对该领域的研究方向提出了建议。