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微生物生态
是时候发动一场生态学大统一运动了(观点)
① 微生物生态学与宏观生态学都是以个体和物种为研究对象,以揭示空间和时间多样性模式的规律为研究目标;② 二者无非是研究细菌或研究树、鸟类、昆虫的区别而已,宏观生态学中现在同样使用基于测序的研究方法,已经与微生态学达成一致;③ 宏观生态中丰度分布、距离衰减、稀疏性等多样性分布特征在微生态中也能观察到;④ 不过微生物的确具有独特的稀有度特征,有更多的单例对象;⑤ 二者之间的相同和差异都将为统一的生态学研究带来机遇和挑战。
微生物生态
微生物互作
Science:种间竞争塑造菌群(综述)
① 细菌竞争的武器有:抗菌肽、毒素等,它们的结构、靶标、作用机制、作用范围各不相同;② 一些仅限于种内杀戮,另一些则能跨属、科、目发挥作用;③ 一些抗微生物毒素通过阻止病原体的侵入在菌群介导的定殖抗性中起作用,一些病原体使用毒素“攻击”土著微生物群体,完成入侵并引发疾病;④ 不过,这些拮抗作用有时候不但不会降低生物多样性,还会通过促进空间隔离的方式增加生物多样性;⑤ 细菌的竞争表型是受调控的,是对各种环境信号的反应。
微生物互作
种间竞争
拮抗作用
微生物生态学
细菌素
全基因组代谢网络重建
Cell子刊:预测菌群的代谢行为
① 对6株来自模式小鼠肠道的细菌分别进行单培养和两两共培养,分析菌群结构和代谢物的变化,研究特定条件下种间互作对菌群代谢行为的影响;② 基于全基因组代谢网络重建技术,建立恒定产量预期(ConYE)模型,可根据单一培养时的代谢行为和共培养时的各物种的生长情况预测共培养体系中菌群的代谢行为;③ 成功预测了两株菌之间氨基酸互营养并确认这种互作带来了生长优势;④ 该模型虽然基于对生长参数的测量构建,但可推广到其它表型参数。
全基因组代谢网络重建
菌群代谢行为预测
小鼠菌群
共培养
代谢组
群落组装
使用“稳定婚姻问题”理论解释菌群中多个稳定状态的存在和转化机制
① 菌群的群落结构可具有多个稳定状态,扰动则促使菌群在不同稳定状态下的转变;② 作者提出:不同细菌与不同营养成分之间的关系类似于男女相亲,群落稳定状态可被视为此二因素达成了稳定婚姻的状态;③ 通过评估细菌的养分利用偏好、细菌之间竞争同一养分的能力,作者仅用这两个数学参数就能确定菌群中所有的稳定状态,并预测当某一养分加入或去除后状态的转变方式;④ 最后,作者使用了7株拟杆菌在9种多糖作用下稳定共存的现实予以佐证。
群落组装
养分偏爱
预测模型
稳定婚姻问题
群落生态学
种间竞争
细菌江湖中的“强盗”和“杀手”(观点)
① 小分子代谢物是微生物种间竞争的参与者,包括抗生素和铁载体等;② 直接竞争时细菌产生具有杀菌活性的抗生素,杀死竞争者从而获得竞争优势,从而导致了多种药用抗生素的发现;③ 间接竞争则不以杀死对手为目的,而是涉及对有限资源(如三价铁)的争夺;④ 铁资源是限制细菌生长最重要的因素之一,细菌通过分泌铁载体从胞外运输铁供自身使用;⑤ 但其它物种可通过盗窃铁载体坐收渔利,迫使细菌通过铁载体进化来阻止这种“强盗”行为。
种间竞争
微生物生态
铁载体
抗生素
土壤菌群
防控土传病害需要有机改良剂和益生菌双剑合璧(综述)
① 有机改良剂指的是堆肥、生物质炭等有机投放物,土壤益生菌包含对植物有益的微生物和病原体拮抗微生物等;② 尽管二者在改良土壤、抑制土传病害上具有公认的潜在价值,但缺乏可预测性和一致性限制了它们的应用;③ 只有将有机改良剂和土壤微生物的功能联系起来,根据微生物和植物的营养偏好,有针对性的控制土壤菌群;④ 并结合土壤生物防治剂共同管理疾病,最终达到塑造土壤中的有益微生物菌群的效果;⑤ 才能根本上解决土传病害防控问题。
土壤菌群
土壤益生菌
植物促生菌
土壤病害
微生物网络
如何从微生物网络的“毛线球”中理出头绪(综述)
① 微生物网络由节点(通常代表微生物)和边(表示节点间的关联)两个部分组成;② 构建网络时要注意工具的局限性、实验设计的影响等,避免引入虚假相关的边;③ 对于中枢节点、中介中心性、网络模体等网络的属性,作者探讨了它们可能的生物学意义;④ 将环境信息整合到网络中,应用网络理论确定菌群中的关键参与者,是解读网络的两种主要策略;⑤ 对节点聚类、使用人工合成的简单群落等,都可以简化网络的结构,有利于验证生物学假设。
微生物网络
生态网络
枢纽物种
环境因素
群落多样性
菌群多样性的驱动因素(观点)
① α多样性是反映生态系统生产力、机能和稳定性的重要指标,最常用的有Shannon指数和丰富度;② Shannon指数通过加权物种相对均匀度反映群落复杂程度,丰富度则反映物种OTU总量;③ 饮食、体型和肠道生理特征等皆与肠道菌群α多样性相关,低纤维饮食、小型动物通常具有较低的Shannon指数及丰富度,但肠道生理特征(发酵型或简单型)的影响更显著;④ 菌群多样性并非“越多越好”,研究者可通过减少或增加菌群成员明确多样性在不同物种的意义。
群落多样性
肠道微生态
动物菌群
荟萃分析
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1948年生于纽约,现任纽约大学朗格尼医学中心医学教授、微生物学教授,纽约大学人类微生物组计划负责人。美国医学院院士,美国人文与科学院院士。
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