今天微生态汇总了上周微生物领域重要期刊最新的研究成果，包括Nature 子刊、Gastroenterology、ISME Journal、Gut Microbes、SBB、Plant and Soil等期刊。

   为了方便各位小伙伴研读，我们整理了这些文章对应的pdf文档，有需要的小伙伴可以免费领取文献包（限48h）。具体领取方式请参见文末。

Nature子刊

科研| Nature Biotechnology：inStrain从宏基因组数据中分析种群微生物多样性，并灵敏地检测共享微生物菌株 

本文由许茜编译 

   美国加利福尼亚大学伯克利分校地球与行星科学系Jillian F. Banfield等人于1月18日在Nature Biotechnology发表题为《inStrain profiles population microdiversity from metagenomic data and sensitively detects shared microbial strains》的文章，本研究我们呈现的inStrain程序使用宏基因组配对读数来分析整个基因组的种群内遗传多样性 (微多样性)，并以一种微多样性-感知的方式对微生物种群进行比较，与现有方法相比，大大提高了基因组比较的准确性。inStrain可用于任何宏基因组数据集的微多样性分析和严格的菌株比较。

文章摘要：同一物种的共存微生物细胞通常表现出遗传变异，这可能会影响从营养偏好到致病性的表型。本研究我们呈现的inStrain程序使用宏基因组配对读数来分析整个基因组的种群内遗传多样性 (微多样性)，并以一种微多样性-感知的方式对微生物种群进行比较，与现有方法相比，大大提高了基因组比较的准确性。我们使用inStrain分析了1000多个来自新生早产儿的粪便宏基因组，发现尽管同卵双胞胎与兄弟姐妹共享的菌株并不多，但与无亲缘关系的婴儿相比，同胞兄弟姐妹明显享有更多菌株。剖宫产出生的婴儿所携带的克雷伯氏菌（Klebsiella）具有比顺产婴儿更高的核苷酸多样性，这可能是从医院而不是母体的微生物组中获取的。在个体婴儿中表现出的多样性基因组位点也包括在其他婴儿之间发现的变异，可能反映了来自不同医院相关来源的接种。inStrain可用于任何宏基因组数据集的微多样性分析和严格的菌株比较。

原名：inStrain profiles population microdiversity from metagenomic data and sensitively detects shared microbial strains

译名：inStrain从宏基因组数据中分析种群微生物多样性，并灵敏地检测共享微生物菌株

期刊：Nature Biotechnology

IF: 36.553

发表时间：2021.01

通讯作者：Jillian F. Banfield

通讯作者单位：美国加利福尼亚大学伯克利分校地球与行星科学系

DOI号：10.1038/s41587-020-00797-0

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41587-020-00797-0

科研| Nature Communications：艰难梭菌利用毒素介导的炎症来改变宿主的营养状况并将清除肠道中竞争菌群

本文由小咖编译 

    美国北卡罗莱纳州立大学兽医学院人类健康与病理学系Casey M. Theriot等人于2021年1月19日在Nature Communications发表题为《Clostridioides difficile exploits toxin-mediated inflammation to alter the host nutritional landscape and exclude competitors from the gut microbiota》的文章，该研究通过tcdR突变体和组学的技术研究了艰难梭菌感染后毒素诱导宿主发生的炎症对艰难梭菌本身、宿主肠道组织以及肠道菌群的影响，发现艰难梭菌诱导炎症可以反过来促进其定植并清除竞争者。为微生物生态研究中宿主与病原微生物相互作用的研究提供了重要的借鉴意义。

摘要：艰难梭菌作为一种病原菌可引起一系列的临床疾病，包括轻到中度腹泻，假膜性结肠炎和中毒性巨结肠。艰难梭菌感染（CDI）通常发生于抗生素治疗之后，抗生素引起的肠道菌群改变可以降低肠道对艰难梭菌的定植抗性。艰难梭菌的致病性主要由两大毒素介导，当营养耗尽时通过选择性σ因子——TcdR可诱导菌体表达毒素。在本研究中，我们构建了tcdR突变体的菌株和利用组学来研究毒素诱导的炎症如何改变艰难梭菌的代谢，宿主的基因表达和肠道菌群，并进一步探索发现宿主的炎症可能有利于艰难梭菌。我们发现炎症引发艰难梭菌的代谢变化，主要表现为吸收和利用碳水化合物及氨基酸的改变。宿主基因表达谱的变化表明，基质金属蛋白酶对胶原蛋白和细胞外基质等的降解增强，这为体内艰难梭菌生长提供了肽和氨基酸。最后，由艰难梭菌毒素诱导的肠道炎症还可以改变肠道菌群的结构，清除肠道菌群中同样利用胶原蛋白降解为自身提供营养的拟杆菌属。

原名：Clostridioides difficile exploits toxin-mediated inflammation to alter the host nutritional landscape and exclude competitors from the gut microbiota

译名：艰难梭菌利用毒素介导的炎症来改变宿主的营养状况并将清除肠道中竞争菌群

期刊：Nature Communications

IF：12.121

发表时间：2021.1.19

通讯作者：Casey M. Theriot

通讯作者单位：北卡罗莱纳州立大学兽医学院人类健康与病理学系

DOI号：10.1038/s41467-020-20746-4

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20746-4

Gastroenterology

科研| Gastroenterology：健康的双胞胎与炎症性肠病双胞胎和无关的患者共享肠道微生物组特征

本文由Jione编译

   格罗宁根大学格罗宁根大学医学中心Rinse K. Weersma MD等人于2021年01月19日在Gastroenterology发表题为《Healthy cotwins share gut microbiome signatures with their inflammatory bowel disease twins and unrelated patients》的文章，本研究比较炎症性肠炎（IBD）一致或不同的差异肠道微生物组，结合高通量测序及多组人群进行健康比较分析，对肠道微生物组影响炎症性肠炎的原因和结果进行研究。为阐明肠道微生物组的变化如何影响炎症性肠病（IBD）提供重要的参考依据。

摘要：目前尚不清楚肠道微生物组的报道变化是炎症性肠病（IBD）的原因还是结果。因此，本研究了进行了IBD不一致和一致双胞胎对的肠道微生物组的研究，提供了特殊的见解来评估罹患IBD风险增加的个体，即来自IBD不一致的双胞胎的健康双子。从99对双胞胎（属于51对双胞胎），495名年龄，性别和BMI匹配的健康对照以及99名无关IBD患者中获取粪便样本。进行了全基因组鸟枪法宏基因组学测序，比较了健康苏格兰人，IBD双胞胎，无关IBD患者和具有多变量（即针对潜在混杂因素，广义线性模型进行了调整的健康对照）的健康对照之间的分类和功能（途径）组成。结果显示，健康双胞胎与其IBD双胞胎之间物种和途径的相对丰度没有显着差异（错误发现率（FDR）<0.10）。与健康对照相比，在健康的苏格兰人，IBD双胞胎和无关IBD患者中，分别有13种，19种和18种以及78种，105种和153种途径差异丰富（FDR <0.10）。其中，健康的双子和IBD双胞胎之间有8/19（42.1％）和1/18（5.6％）的物种，以及37/105（35.2％）和30/153（19.6％）的路径重叠。先前，许多共有的物种和途径都与IBD有关。共有的途径包括潜在的与炎症相关的途径，例如：丙酸酯降解和L-精氨酸降解途径的增加。因此，来自IBD不一致双胞胎对的健康双胞胎的肠道微生物组表现出IBD样特征。这些类似IBD的微生物组特征可能早于IBD发作。但是，需要进行纵向的研究以推断因果关系。

关键词：临床前，诊断前，克罗恩病，溃疡性结肠炎，家庭研究

原名：Healthy cotwins share gut microbiome signatures with their inflammatory bowel disease twins and unrelated patients

译名：健康的双胞胎与炎症性肠病双胞胎和无关的患者共享肠道微生物组特征

期刊：Gastroenterology

IF：17.373

发表时间：2021.01.19

通讯作者：Rinse K. Weersma MD

通讯作者单位：格罗宁根大学格罗宁根大学医学中心

DOI号：10.1053/j.gastro.2021.01.030

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016508521000974

ISME Journal

科研| The ISME Journal：浮游动物尸体对外来颗粒有机物微生物周转的促进作用

本文由小禹发水编译 

  德国莱布尼茨淡水生态学和内陆渔业研究所的Darshan Neubauer等人于2021年01月18日在 The ISME Journal发表题为《Zooplankton carcasses stimulate microbial turnover of allochthonous particulate organic matter》的文章，本研究通过结合¹³C稳定同位素测量分析CO₂、磷脂脂肪酸 (PLFA) 分析以及DNA测序手段，联系代谢活动、生物量和微生物群落结构的分类组成，分析大型溞尸体与玉米叶在不同比例下复杂微生物群落与细菌微生物群落的呼吸作用。为深入研究水生环境以及全球碳素循环具有重要的借鉴意义。

摘要：水生环境中的碳素周转取决于有机物的生物化学特性，及其周围环境中微生物群落的生物降解力。非叠加性的交互作用机制是通过向进行降解过程的微生物群落提供生物可利用的有机质，从而促进持续性生化降解。这一机制虽然在陆地系统中已得到证实，但其在水生生态系统中是否也同样存在仍有争议。在此，我们假设来自浮游动物尸体的有机物可以促进持久性生化反应，降解叶片中的有机物质，同时这种作用受到水蚤与叶片中有机物的比例以及降解微生物群落复杂性的影响。故将新鲜的大型蚤尸体和¹³C标记的玉米叶 (玉米须) 以不同的比例 (1:1、1:3和1:5)分别与复杂的微生物群落 (<50 μm) 和仅细菌群落 (<0.8 μm) 共同培养。结合¹³C稳定同位素测量分析CO₂、磷脂脂肪酸(PLFA)分析以及DNA测序手段，联系代谢活动、生物量和微生物群落结构的分类组成共同分析。研究发现，当来源于水蚤的有机物的含量最多时 (即水蚤:叶片的有机物比例为1:1)，其利用叶片中碳素的呼吸作用明显较高。与仅含有细菌的群落相比，该作用过程在包括真核微生物在内的复杂微生物群落中更强。因此，我们认为，非叠加性的交互作用增加了碳氮化学多样性和微生物复杂性，而处于高化学多样性、降解微生物群落复杂的情况下，净呼吸作用程度最高。这项研究表明，明确有机物降解的交互作用与过程对于深入了解水生环境甚至全球碳素循环具有重要的作用。

原名：Zooplankton carcasses stimulate microbial turnover of allochthonous

particulate organic matter

译名：浮游动物尸体对外来颗粒有机物微生物周转的促进作用

期刊：The ISME Journal

IF：9.180

发表时间：2021.01.18

通讯作者：Darshan Neubauer、Hans-Peter Grossart

通讯作者单位：德国莱布尼茨淡水生态与内陆渔业研究所；波茨坦大学生物化学与生物学研究所。

DOI号：10.1038/s41396-020-00883-w

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41396-020-00883-w

SBB 

科研| Soil Biology and Biochemistry：土壤团聚体大小对微生物功能多样性和多功能性的影响

本文由Sun编译 

   华中农业大学资源与环境学院黄巧云等人于2021年01月19日在Soil Biology and Biochemistry发表题为《Soil aggregate size-dependent relationships between microbial functional diversity and multifunctionality》的文章，本研究通过多个施肥处理、多个取样点的实验设计，结合DNA提取、基因芯片技术对微生物功能多样性以及土壤碳和氮如何在不同施肥制度下的农业土壤中，在总体水平上影响多功能性进行研究。为微生物生态研究提供了在微观尺度上调节生态系统功能过程中土壤属性和微生物功能多样性的重要性的新见解。

摘要：土壤的稳定性和聚集体是土壤肥力和微生物多样性的重要驱动力，极易受到土地退化的影响。然而，土壤团聚体在驱动微生物功能多样性和多种生态系统服务和功能（多功能性）对进一步降解（例如施肥）的反应中的作用仍未得到充分探索和了解。在这项研究中，我们使用了涉及无机和有机施肥处理的长期实验中的土壤，以研究土壤聚集体（微尺度）在驱动微生物功能基因多样性（通过基因芯片）中的作用以及农业生态系统中多种细胞外酶的活性。我们发现，微生物功能基因多样性与土壤多功能性具有显着的正相关关系，有机肥料在土壤团聚体中增强了微生物的功能基因多样性，而无机肥料则降低了土壤多功能性。我们还发现，土壤团聚体部分通过功能多样性的变化间接控制多种生态系统功能。在肥料管理制度不同的情况下，具有较高资源利用率（碳和氮）的较小土壤团聚体比较大团聚体具有更多的生态功能。土壤多功能性受资源可利用性的差异调节，而不是受微生物功能基因组成的调节，这表明微生物功能多样性对多功能性的贡献远大于基因组成。随机森林分析和结构方程模型表明，土壤碳，氮和微生物功能多样性共同决定了多功能性，而土壤性状比功能多样性具有更标准化的总体影响。我们的研究强调，土壤团聚体将土壤营养和微生物功能多样性分层，从而导致团聚体生态系统多功能性的分化。 

关键词：土壤多功能性、基因芯片、微生物群落功能多样性、土壤团聚体、肥料管理制度

原名：Soil aggregate size-dependent relationships between microbial functional diversity and multifunctionality

译名：土壤团聚体大小对微生物功能多样性和多功能性的影响

期刊：Soil Biology and Biochemistry

IF：5.795

发表时间：2021.01.19

通讯作者：黄巧云

通讯作者单位：华中农业大学资源与环境学院

DOI号：10.1016/j.soilbio.2021.108143

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071721000158

科研| SBB：两个亚热带森林次生演替过程中土壤微生物群落组装过程的变化

本文由国民少女编译

   华东师范大学生态与环境科学学院张健等人于2021年1月19日在Soil Biology and Biochemistry发表题为《Changes in assembly processes of soil microbial communities during secondary succession in two subtropical forests》的文章，本文研究了热带森林中沿两个时间序列的土壤原核和真菌群落组成，结合土壤微生物的分子分析及生物信息学分析等手段，为土壤微生物群落组成主要由确定性过程控制提供了进一步的证据，并提供了对生态系统对环境变化的响应以及扰动后生态系统恢复的预测的重要见解。

摘要：土壤微生物在干扰事件后重建植物多样性和生态系统功能中起着至关重要的作用。然而，人们对在长期生态系统恢复过程中确定性过程和随机过程对塑造微生物群落的影响知之甚少。我们根据从早期到后来的演替亚热带森林的两个时间序列对土壤原核和真菌群落进行了表征。原核和真菌群落组成在早期演替森林中变化较大，在后期演替森林中趋于一致。群落组成在早期受确定性过程控制，而在后期则受随机性的相对影响增加。预测确定性和随机性平衡变化的环境因素在演替阶段之内和之间都存在差异。特别是，植物群落组成差异极大地预测了两个过程在演替过程中的相对影响。这些发现表明，决定性和随机过程对微生物群落组装的影响是继发性的，并且强调了植物群落对于预测长期生态系统恢复过程中土壤微生物群落组装过程的重要性。

关键词：原核生物与真菌，β多样性，群落组合，生态系统恢复，随机过程，确定性过程

原名：Changes in assembly processes of soil microbial communities during secondary succession in two subtropical forests

译名：两个亚热带森林次生演替过程中土壤微生物群落组装过程的变化

期刊：Soil Biology and Biochemistry

IF：5.795

发表时间：2021.01.19

通讯作者：张健

通讯作者单位：华东师范大学生态与环境科学学院

DOI号：10.1016/j.soilbio.2021.108144

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S003807172100016X

科研| Soil Biology and Biochemistry: 磷源和Epichloë coenophiala菌株随时间推移的相互作用对高羊茅根际微生物群落结构和功能的改变研究

本文由蒋沛含编译 

  肯塔基大学植物与土壤科学系根际科学实验室David H. McNear Jr.等人于2021年1月19日在Soil Biology and Biochemistry发表题为《Phosphorus source and Epichloë coenophiala strain interact over time to modify tall fescue rhizosphere》的文章，本研究通过测试了内生菌菌株和土壤磷形态对磷吸收的影响，在芽孢内生真菌对根际微生物群落组成的影响以及养分利用率和植物发育在调节这一响应中的作用方面具有重要的借鉴意义。

摘要：冷季禾草高羊茅(Lolium arundinacea (Schreb) Darbysh.))体内的真菌内生菌与Epichloe coenophiala之间的共生关系被认为在营养条件有限的情况下提供了一种相对于无内生菌的竞争优势。内生真菌感染促进磷吸收的机制尚不清楚。本研究测试了内生菌菌株和土壤磷形态对磷吸收的影响。植物生长在酸性、低磷和添加FePO₄或AlPO₄ 30mg P kg-1的土壤中。分别在45、90和135 d测定了新菌(AR542E+和AR584E+) 和常见毒真菌内生菌 (CTE+) 对高羊茅根际土壤磷转化、酸性磷酸酶活性和微生物群落组成，并与内生菌 (E-) 高羊茅根际土壤进行了比较。结果表明，菌株AR542E+对植物生物量产生了明显的影响，而磷利用率较低则增加了内生菌对根际生物地球化学性质的特异性影响，且具有一定的时间依赖性。在P限制条件下 (如对照和Fe-Ps)，根际内生真菌对根际一般真菌的影响较大。迄今为止，本研究为芽孢内生真菌对根际微生物群落组成的影响以及养分利用率和植物发育在调节这一响应中的作用方面提供了一些最好的证据。

关键词：真菌内生菌、Epichloë、高羊茅、磷、草料、根际

原名：Phosphorus source and Epichloë coenophiala strain interact over time to modify tall fescue rhizosphere

译名： 磷源和Epichloë coenophiala菌株随时间推移的相互作用对高羊茅根际微生物群落结构和功能的改变研究

期刊：Soil Biology and Biochemistry

IF：5.795

发表时间：2021.1.19

通讯作者：David H. McNear Jr.

通讯作者单位：肯塔基大学植物与土壤科学系根际科学实验室

DOI号：10.1016/j.soilbio.2020.108125

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071720304211

Gut Microbes

科研| Gut Microbes：肠道菌群在帕金森病小鼠模型中调节胃肠道功能障碍和运动症状的作用

本文由如风编译

   美国明尼苏达州梅奥诊所消化内科和肝病科，梅奥诊所生理学和生物医学工程系的Purna C. Kashyap等人于2021年01月18日在Gut Microbes在线发表题为《Role of gut microbiota in regulating gastrointestinal dysfunction and motor symptoms in a mouse model of Parkinson’s disease》的文章，本研究利用鱼藤酮诱导了帕金森病 (PD) 小鼠模型，并通过对无菌小鼠 (GF) 和常规饲养小鼠 (CR) 进行对照研究得出结论，强调了肠道微生物群在PD患者中调节疾病症状的潜在作用。

摘要：帕金森病 (PD) 是一种常见的神经退行性疾病，其主要特征是运动和非运动性胃肠道 (GI) 缺陷。胃肠道症状（包括肠屏障功能受损）通常伴随着肠道微生物群组成的改变和PD患者的运动功能障碍。因此，在本研究中，我们利用鱼藤酮诱导的PD小鼠模型来研究肠道微生物群和上皮屏障功能障碍在运动症状产生中的作用。结果发现，在6周内灌胃10 mg/kg的鱼藤酮后，无菌小鼠(GF)和常规饲养小鼠(CR)均出现了酪氨酸羟化酶(TH)神经元的减少，但只有CR小鼠出现了运动力和协调能力的下降。慢性鱼藤酮治疗不会破坏GF小鼠的肠道通透性，但会导致CR小鼠肠道微生物组成的显著变化和肠道通透性的增加。这些结果强调了肠道微生物群在帕金森病中调节屏障功能障碍和运动障碍的潜在作用。

关键词：肠道菌群-脑肠轴；肠上皮屏障；特发性帕金森病；无菌小鼠；Braak 假说

原名：Role of gut microbiota in regulating gastrointestinal dysfunction and motor symptoms in a mouse model of Parkinson’s disease

译名：肠道菌群在帕金森病小鼠模型中调节胃肠道功能障碍和运动症状的作用

期刊：Gut Microbes

IF：7.74

发表时间：2021.01.18

通讯作者：Purna C. Kashyap

通讯作者单位：美国明尼苏达州梅奥诊所消化内科和肝病科，梅奥诊所生理学和生物医学工程系

DOI号：10.1080/19490976.2020.1866974

原文链接：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2020.1866974

Plant and Soil

科研| Plant and Soil：青海湖流域草地退化过程中土壤细菌群落的变化

本文由国民少女编译 

  兰州大学草地农业科技学院傅华教授等人于2021年1月19日在Plant and Soil发表题为《Soil bacterial communities vary with grassland degradation in the Qinghai Lake watershed》的文章，本研究通过计算归一化植被指数，测量土壤的酸碱度，细菌群落以及养分和有机碳浓度，结合高通量测序及网络分析等生物信息学手段，对青海湖流域草地中土壤细菌群落进行研究。对青海湖流域草地退化过程中土壤细菌群落变化的动态监测、核心菌群的组成及其功能的研究具有重要的借鉴意义。

摘要：目的：草原正在全球范围内严重退化，影响到地上植被和土壤特性。草地退化对土壤中细菌群落的影响尚不清楚。

方法：计算归一化植被指数（NDVI）来代表草地状况并指示草地退化（NDVI减少）。测量土壤的酸碱度，细菌群落以及养分和有机碳浓度。

结果：细菌的α多样性与土壤水分，土壤有机碳（SOC），总氮（TN）和总磷（TP）呈负相关。细菌群落结构与NDVI，NDVI变化率，水分，pH，SOC，TN以及土壤C：N和C：P比率显著相关。细菌菌群与这些环境变量差异相关。此外，网络分析表明，土壤细菌网络具有很强的合作关系（分类单元之间呈正相关），并分为三个模块。根据模块性，检测到71个主要分类单元作为网络连接器和模块集线器。所有模块均与环境变量密切相关，许多关键类群与土壤水分和SOC呈负相关。

结论：这些结果表明，草地退化可能通过改变土壤水分，土壤有机碳，养分和碳：养分比例来改变土壤细菌群落的α多样性和群落结构。此外，在网络分析中，类群之间存在较强的共生关系，环境变量与模块结构与重点类群之间存在密切的关系，表明细菌群落对草地退化影响的稳定性较低，但脆弱性较高。

关键词：NDVI；16SrRNA；土壤性质；网络分析；水分；青海湖

原名：Soil bacterial communities vary with grassland degradation in the Qinghai Lake watershed

译名：青海湖流域草地退化过程中土壤细菌群落的变化

期刊：Plant and Soil

IF：3.299

发表时间：2021.01.19

通讯作者：傅华

通讯作者单位：兰州大学草地农业科技学院

DOI号：10.1007/s11104-020-04823-7

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-020-04823-7

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