环境微生物专栏 | 重要期刊最新研究进展（20210113）
mSystems
科研| mSystems：沿水淹梯度的滨海湿地丰富和稀有土壤细菌的不同群落构建过程
本文由许茜编译
厦门大学环境与生态学院滨海湿地生态系统教育部重点实验室张宜辉等人于12月22日在mSystems发表题为《Distinct Community Assembly Processes of Abundant and Rare Soil Bacteria in Coastal Wetlands along an Inundation Gradient》的文章，本研究通过建立具有连续淹没梯度以及本土红树植物秋茄或外来种互花米草的原位围隔实验，在小潮期间收集土壤样品，测定理化性质，并提取DNA，进行高通量测序，最后进行生物信息学分析和统计分析，以确定AT和RT群落在转化和构建过程中的模式和驱动因子。研究结果表明滨海湿地土壤RT和AT群落具有明显不同的构建过程，这对在全球变化背景下，理解滨海湿地土壤微生物多样性的建立和维护机制具有重要意义。
文章摘要：微生物群落通常由大量的稀有类群（RT）和极少数的丰富类群 (AT) 组成,认识RT和AT在响应环境变化时群落构建过程的差异具有重要意义。然而，沿着水淹梯度的滨海湿地土壤中调控AT和RT的微生物群落构建过程仍然很模糊。本研究通过建立具有连续淹没梯度以及本土红树植物秋茄或外来种互花米草的原位围隔实验，以确定AT和RT群落在转化和构建过程中的模式和驱动因子。结果表明RT的周转速率明显低于AT,RT的生态位宽度明显小于AT。与AT相比，RT在整个环境梯度的生态偏好中表现出更显著的系统发育信号。零模型分析显示，RT在系统发育上更加聚集，主要受同质选择的控制，而AT更倾向于过度分散，受扩散限制控制。土壤含水量是AT和RT群落转化和构建的决定性因子。结构方程模型分析表明RT与红树植物秋茄生物量密切相关，而与互花米草生物量关系较弱，表明RT与红树植物秋茄的生长具有较强的相关性。总体而言，我们的研究揭示了滨海湿地土壤RT和AT群落明显不同的构建过程，这对在全球变化背景下，理解滨海湿地土壤微生物多样性的建立和维护机制具有重要意义。
关键词：稀有细菌、丰富细菌、构建过程、植被生物量、滨海湿地
原名：Distinct Community Assembly Processes of Abundant and Rare Soil Bacteria in Coastal Wetlands along an Inundation Gradient
译名：沿水淹梯度的滨海湿地丰富和稀有土壤细菌的不同群落构建过程
期刊：mSystems
IF: 6.633
发表时间：2020.12
通讯作者：张宜辉
通讯作者单位：厦门大学环境与生态学院滨海湿地生态系统教育部重点实验室
DOI号：10.1128/mSystems.01150-20
原文链接：
https://msystems.asm.org/content/5/6/e01150-20
科研| mSystems：低温保存海水中SAR11海洋细菌的分离
本文由流浪过的梦编译
夏威夷大学海洋与地球科学技术学院夏威夷海洋生物研究所Elizabeth A. Monaghan等人于2020年12月22日在mSystems发表题为《Isolation of SAR11 Marine Bacteria from Cryopreserved Seawater》的文章，这项研究的主要目的是检验可以从低温保存的海水中分离出SAR11海洋细菌的假设，且已证明可以通过高通量培养（HTC）的方法从甘油冷冻保存的海水中分离出各种各样的海洋浮游生物类群，并且冷冻保存过程本身不会对可培养性产生负面影响，也不会影响所得分离株的生物分类身份，对特定样本进行养殖提供了新的机会。
摘要：虽然海洋微生物经常在其自然环境中进行研究，但分离出的菌株却是宝贵的资源，可用于控制实验中，以扩大对自然系统的直接观察。在这里，我们通过测试使用甘油冷冻保存的海水作为接种物来寻找一种增强SAR11海洋细菌培养收集的方法。使用从热带太平洋收集的原始海水样品，将子样品在海水生长培养基中稀释，以形成576个2 ml稀释培养液，每个培养液中包含5个细胞，并进行HTC实验，而另一部分则进行冷冻保存在10％甘油中。10个月后，将冷冻保存的等分试样解冻，进行第二次培养实验，该实验包含480个2 ml培养液，每个包含5个细胞，470个培养物包含105个细胞。原始海水养殖实验成功分离出54种单一培养物和29种混合培养物，而冷冻保存的海水分离出了59种单一培养物和29种混合培养物。共培养出51株SAR11分离株，扩增出11个16S rRNA基因扩增子原始海水接种物序列变异 (Asv) 和74个SAR11分离株跨越低温保存海水中13个独特的Asv。从两个HTC实验中分离出的SAR11绝大多数 (92%) 是SAR11亚支的成员，但低温保存的海水中也发现了SAR11亚支IIIa和Va，从两个实验中也发现了Ib亚支。在最初的海水环境样品中，发现了4种数量最多的SAR11亚分支Ia Asv。
关键词: HTC、海洋细菌、SAR11、低温保存、培养、海水
原名：Isolation of SAR11 Marine Bacteria from Cryopreserved Seawater
译名：低温保存海水中SAR11海洋细菌的分离
期刊：mSystems
IF：6.633
发表时间：2020.12.22
通讯作者：Elizabeth A. Monaghan
通讯作者单位：夏威夷大学海洋与地球科学技术学院夏威夷海洋生物研究所
DOI号：10.1128 / mSystems.00954-20
原文链接：
https://msystems.asm.org/content/5/6/e00954-20
Molecular Ecology
科研| Molecular Ecology：深温带湖泊中的水生食物网：通过其生态多样性建立的关键物种
本文由弈轩编译
德国凯瑟斯劳滕科技大学生态组的Thorsten Stoeck等人于2020年12月11日在Molecular Ecology发表题为《Aquatic food webs in deep temperate lakes: Key species establish through their autecological versatility》的文章，本研究通过对两个温带深湖的表层与底层湖水中的微生物多样性进行调查，通过共现网络分析，加深了我们对湖泊中浮游生物群落动态的理解并表明生物之间的联系，进一步可以指导未来气候胁迫生态系统的研究。
摘要：浮游微生物群落是水生生态系统食物网的基础，因为它们对初级生产和养分循环有重要贡献。DNA代谢物数据集的网络分析作为一种强大的工具而出现，可以用来解开食物网关键参与者之间复杂的生态关系。在这项研究中，我们评估了在两个温带深湖即蒙得西湖（奥地利）和苏黎世湖（瑞士）表层水和底层水的原生浮游生物群落的时间序列代谢编码数据集（12个月，每两周取样）构建的共现网络。苏黎世湖浮游生物群落与蒙德西湖群落相比，联系不那么紧密，更加分散，对物种灭绝的敏感性更高。我们将这些结果解释为苏黎世湖原生浮游生物对环境压力，特别是气候变化引起的压力的稳定性较低。在所有网络中，纤毛虫门贡献的节点数最多，其中有几个位于网络的关键位置。纤毛虫特定子网络中的关联类似于自生态物种特异性特征，表明其对特定环境条件的适应性。我们展示了共现网络分析的力量，以加深我们对湖泊中浮游生物群落动态的理解并表明生物之间的联系，从而产生了新的假设，这些假设可以指导未来气候胁迫生态系统的研究。
原名：Aquatic food webs in deep temperate lakes: Key species establish through their autecological versatility
译名：深温带湖泊中的水生食物网：通过其生态多样性建立的关键物种
期刊：Molecular Ecology
IF：5.163
发表时间：2020.12.11
通讯作者：Thorsten Stoeck
通讯作者单位：德国凯瑟斯劳滕科技大学生态组
DOI号：10.1111/mec.15776
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mec.15776
科研| Molecular Ecology：通过确定性的组装过程揭示地下土壤中原核生物群落组装模式和机制
本文由弈轩编译
中国科学院生态环境科学研究中心环境生物技术重点实验室的叶鹏等人于2020年12月15日在Molecular Ecology发表题为《Steeper spatial scaling patterns of subsoil microbiota are shaped by deterministic assembly process》的文章，本研究通过多种研究与分析方法，评估了典型草原三个不同土层中原核生物的空间分布与形成机制，为不同地层的生物地理学提供了新的见解，揭示了地下土壤中原核生物群落组装模式和机制的重要性。
摘要：尽管许多研究已经调查了生活在表层土壤中的微生物群落的空间分布，但对深层土壤中的微生物组成模式知之甚少，也不知道其背后的机制。在这里，我们通过研究距离衰减（DDRs）和物种-面积关系（SARs）、分类学和系统学，系统地评估了典型草原三个不同层（上部：0-20厘米；中部：20-40厘米；下层：40-100厘米）内原核生物多样性的空间分布以及其区域聚集的过程。在DDR和SAR中，每一层都表现出显著的生物地理模式（p<0.05），且分类学更新率高于系统发生的变化。具体而言，整个土壤地层的空间周转率β和z值分别在0.016±0.005至0.023±0.005和0.065±0.002至0.077±0.004之间，并且都随深度增加。此外，草原土壤中的原核生物群落主要是根据确定性机制而非随机机制聚集的。利用基于空模型的归一化随机比（NST），确定性比率的相对重要性从上到下从48.0%增加到63.3%，同时基于系统发育的方法显示平均βNTI也随深度增加，从−5.29增加到19.5。利用变异划分和距离分析方法，发现地理距离和土壤性质对生物多样性结构产生显著影响，其比例随深度增加而增加，但空间距离始终是主要的潜在因素。这些表明，在加速原核生物多样性空间组装周转率方面，确定性因素的比例越来越高。我们的研究为不同地层的生物地理学提供了新的见解，揭示了地下土壤中原核生物群落组装模式和机制的重要性。
关键词：组装机制；生物多样性；生物地理学；草地；原核生物；空间尺度
原名：Steeper spatial scaling patterns of subsoil microbiota are shaped by deterministic assembly process
译名：通过确定性的组装过程揭示地下土壤中原核生物群落组装模式和机制
期刊：Molecular Ecology
IF：5.163
发表时间：2020.12.15
通讯作者：叶鹏
通讯作者单位：中国科学院生态环境科学研究中心环境生物技术重点实验室
DOI号：10.1111/mec.15777
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/mec.15777
Bioresource Technology
科研 | Bioresource Technology：接种菌群组成影响来自纤维素原料的脂肪酸产品概况
本文由茗溪编译
美国科罗拉多州立大学土木与环境工程系Susan K. De Long等人于2020年12月13日在Bioresource Technology发表题为《Inoculum microbiome composition impacts fatty acid product profile from cellulosic feedstock》的文章。本研究揭示了3种微生物接种剂（厌氧消化池污泥、野牛瘤胃、在纤维素上生长的牛瘤胃）对纤维素生产脂肪酸的影响。结果发现随着时间的推移，微生物组反应器在系统发育上仍然不同，而微生物接种源可确定脂肪酸生产概况。此外，瘤胃野牛有希望增加丁酸的产量。特定类群与特定脂肪酸的产生具有统计学上的相关性，为微生物群将纤维素转化为不同脂肪酸混合物的能力提供了新的见解，并为重新连接厌氧消化以产生高价值产品增加了动力。
摘要：基于厌氧消化的可将有机废物转化为脂肪酸而不是甲烷的技术具有相当大的前景。然而，微生物组的结构和从纤维素原料中产生的脂肪酸之间的关系还不是很清楚。本研究研究了厌氧消化池污泥、野牛瘤胃和在纤维素上生长的牛瘤胃接种菌之间的关系。结果发现厌氧污泥反应器中乙酸产量最高，瘤胃反应器中丙酸产量最高。丁酸和戊酸在第5天前的瘤胃产量最高。尽管操作条件相同，但反应器的微生物群仍然不同。发现了Alistipes与丁酸产量、Eubacterium nodatum和Clostridiales bacterium与戊酸产量的新关联。这项研究为微生物群将纤维素转化为不同脂肪酸混合物的能力提供了新的见解，并为重新连接厌氧消化以产生高价值产品增加了动力。
关键词：厌氧消化；纤维素；脂肪酸；接种物；微生物群
原名：Inoculum microbiome composition impacts fatty acid product profile from cellulosic feedstock
译名：接种菌群组成影响来自纤维素原料的脂肪酸产品概况
期刊：Bioresource Technology
IF：7.539
发表时间：2020.12.13
通讯作者：Susan K. De Long
通讯作者单位：美国科罗拉多州立大学土木与环境工程系
DOI号：10.1016/j.biortech.2020.124532
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S096085242031806X
FEMS Microbiology Ecology
科研| FEMS Microbiology Ecology：时空交互作用调控大豆微生物组
本文由思敏如月编译
加拿大阿曼德中心国家科学研究所Étienne Yergeau等人于2020年12月26日在FEMS Microbiology Ecology发表题为《Temporal and spatial interactions modulate the soybean microbiome》的文章，本文利用扩增子测序分析了不同生长期大豆不同器官中细菌和真菌的群落结构，及其生境在时间和空间尺度上的差异。结果表明，时空交互作用对大豆微生物组演替模型具有调控作用。本研究为深入认识农田生态系统中大豆微生物组的演替对时间、空间的响应规律奠定基础。
文章摘要：管理型农业生态系统是特殊的系统，即微生物和植物有本质的联系。本研究关注了所有植物器官中微生物组的演替模式和生境在空间和时间尺度上的差异性。大豆生长于种植成熟期的密闭环境中。从不同生长阶段（发生期、生长期、开花期和成熟期）和不同大豆器官（叶、茎、根和根际）采集样品，对细菌16S rDNA和真菌ITS进行扩增子测序。总体来看，时空交互作用调控微生物α-和β-多样性。多样性指数时间间隔分析表明，群落结构对时间具有较强的依赖性。时间和空间交互作用影响大部分优势属的相对丰度，随机森林预测增强了所检测到的优势属的定位模式。总的来说，我们的结果显示时空交互作用保持了较高的生物多样，即细菌和古菌群落。对于真菌群落，归属于相同属的OTU具有重叠的生境。
关键词：大豆、ITS区、16S rRNA基因、植物微生物组、微生物组演替
原名：Temporal and spatial interactions modulate the soybean microbiome
译名：时空交互作用调控大豆微生物组
期刊：FEMS Microbiology Ecology
IF：3.675
发表时间：2020.12.26
通讯作者：Étienne Yergeau
通讯作者单位：加拿大阿曼德中心国家科学研究所
DOI号：10.1093/femsec/fiaa206
原文链接：
https://academic.oup.com/femsec/advance-article-abstract/doi/10.1093/femsec/fiaa206/6050759?redirectedFrom=fulltext
Cellular Microbiology
科研 | Cellular Microbiology ：烟曲霉Aspergillus fumigatus的感染繁殖体被抗菌肽覆盖
本文由茗溪编译
德国荷兰埃尔兰根大学Sven Krappmann等人于2020年12月17日在Cellular Microbiology 发表题为《The infectious propagules of Aspergillus fumigatus are coated with antimicrobial peptides》的文章，本研究通过菌株培养、重组、克隆、核酸分离、转录监测、免疫印迹分析和免疫荧光显微镜以及荧光定量检测等步骤，证明了A. fumigatus的无性孢子表面覆盖了由defX基因编码的AMPs，并在孢子形成过程中分泌到分生孢子表面，从而在竞争环境中获得生长优势。
摘要：真菌孢子是在环境中传播和生存的独特细胞。对于病原真菌遇到易感宿主，这些特殊的结构可以作为感染颗粒。突发疾病曲霉病的主要病原体--烟曲霉Aspergillus fumigatus可产生无性孢子，即分生孢子，在气流或水流中消散，但也作为繁殖体感染易感宿主。研究表明，该霉菌的defX基因编码类似于稳定型半胱氨酸 (CS) αβ防御素的抗菌肽，这些抗菌肽在无性孢子形成过程中以特定的时间和空间方式表达。对表达荧光代理或标记defX等位基因的菌株的定位研究表明，这些抗菌肽被分泌到分生孢子表面。缺失突变体揭示了孢子相关defX基因产物延迟了革兰氏阳性细菌Staphylococcus aureus的生长，并推测defX基因及其编码的孢子相关防御素使真菌比细菌更具有生长优势。这些发现对A. fumigatus的生态位有一定的意义，而A. fumigatus也充当了这种人类致病性霉菌的毒力学校；此外，本研究考虑到与宿主微生物组或共同感染的微生物的竞争，以打破宿主表面的定植抗性，进一步给出了导致曲霉病的感染过程的相关性。
关键词：曲霉病，防御素肽，真菌毒力
原名：The infectious propagules of Aspergillus fumigatus are coated with antimicrobial peptides
译名：烟曲霉Aspergillus fumigatus的感染繁殖体被抗菌肽覆盖
期刊：Cellular Microbiology
IF：3.43
发表时间：2020.12.17
通讯作者：Sven Krappmann
通讯作者单位：德国荷兰埃尔兰根大学和埃尔兰根大学医院临床微生物学、免疫学和卫生研究所
DOI号：10.1111/cmi.13301
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/cmi.13301
Environmental Microbiology
科研| Environmental Microbiology：RepC_soli: 一个新的红杆菌属混杂质粒在海洋中传播抗生素耐药性
本文由永稷编译
德国微生物研究所Jörn Petersen于2021年01月03日在Environmental microbiology发表题为《RepC_soli: A novel promiscuous plasmid type of Rhodobacteraceae mediates horizontal transfer of antibiotic resistances in the ocean》的文章，该文章对一种红杆菌科特异性质粒类型的分布和生物学特征进行研究，通过比较基因组学分析其特异性，通过实验证明其生物学特性，最终阐明一个复合质粒在海洋水产养殖中对抗生素耐药性的传播。
文章摘要: α-变形杆菌纲的典型特征是其由染色体、稳定的染色体和附属质粒所组成的一个多部分的基因组。体外染色体元素决定了变形菌纲的生活史以及他们的水平转移与其对新型生态位的快速适应显著相关。本研究明确了一种红杆菌科特异性质粒类型的分布和生物学特征，并根据其复制酶特性将其命名为RepC_soli。这种低拷贝数的复制子表现出异常的稳定性，这可能是由非典型的两种相互独立的parA和parB分区基因所决定的。RepC_soli质粒通常出现在海洋表面相关的Phaeobacter属中，同时比较基因组分析表明存在四个相容组。由RepC_soli质粒中四型分泌系统的存在可知其具有周期性的运动性，进一步通过不同物种质粒间的偶联实验验证了这一预测。RepC_soli质粒含有多种不同的有益基因，包括重金属解毒转运体、原核生物防御系统和大量的抗生素抗性基因。pP72所编码的FloR使其对氯霉素的抗性增加了50倍。该质粒在Phaeobacter菌株中的存在说明海洋水产养殖中抗生素应用出现了一种抗性遗传传播。
原名：RepC_soli: A novel promiscuous plasmid type of Rhodobacteraceae mediates horizontal transfer of antibiotic resistances in the ocean
译名：RepC_soli: 一个新的红杆菌属混杂质粒在海洋中传播抗生素耐药性
期刊：Environmental Microbiology
IF：4.933
发表时间：2021.01.03
通讯作者：Jörn Petersen
通讯作者单位：德国微生物研究所
DOI号：10.1111/1462-2920.15380
原文链接：
https://doi.org/10.1111/1462-2920.15380
科研| Environmental Microbiology：根系分泌物增加土壤呼吸并改变高寒多年冻土和活性层土壤中的微生物群落结构
本文由国民少女编译
瑞士联邦研究所Beat Frey等人于2021年1月3日在Environmental Microbiology发表题为《Root exudates increase soil respiration and alter microbial community structure in alpine permafrost and active layer soils》的文章，本研究发现证明了高寒生态系统中土壤微生物群落对气候变化的敏感性以及这些群落的变化如何导致功能变化影响生物地球化学过程。
文章摘要：由于气候变暖，高山生态系统正在迅速变化。植物的持续向上迁移，从而增加了易于分解的底物，将严重影响土壤微生物组。为了了解地下社区将如何应对这种变化，我们在瑞士阿尔卑斯山的Muot da Barba Peider山脊的北坡（NW）和南坡（SE）的多年冻土和活性土壤层上进行了孵化实验，并对其进行了孵育有或没有人工根系分泌物（ARE）的温度为4°C或15°C。ARE的添加导致所有土壤类型的呼吸增加。细菌和真菌的α多样性显著降低，这与ARE处理过的土壤中微生物群落结构的强烈变化相吻合。细菌群落结构的这些变化是由快速增长的嗜营养类群的增加所驱动的。真菌群落主要受SE活性层土壤中ARE的影响，并向快速生长的机会酵母转移。相反，在较冷的西北面对活性层和多年冻土的土壤中，真菌群落受温度变化的影响更大。这些发现证明了高寒生态系统中土壤微生物群落对气候变化的敏感性以及这些群落的变化如何导致功能变化影响生物地球化学过程。
原名：Root exudates increase soil respiration and alter microbial community structure in alpine permafrost and active layer soils
译名：根系分泌物增加土壤呼吸并改变高寒多年冻土和活性层土壤中的微生物群落结构
期刊：Environmental Microbiology
IF：4.933
发表时间：2021.01
通讯作者：Beat Frey
通讯作者单位：瑞士联邦研究所
DOI号：10.1111/1462-2920.15383
原文链接：
https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1462-2920.15383
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