周报 | 微生物重要期刊最新研究进展（20210322）
Gastroenterology
科研| Gastroenterology: 种族与食物致敏的关联由出生后第一年的肠道菌群发育而介导
本文由如风编译
加拿大Edmonton临床卫生学院Anita L. Kozyrskyj等人于2021年3月16日在Gastroenterology发表题为《Ethnicity associations with food sensitization are mediated by gut microbiota development in the first year of life》的文章，本研究通过16S rRNA扩增子技术对足月婴儿粪便进行分析，发现出生后第一年肠道菌群的发育轨迹是由出生方式决定，并因种族而异，并且肠道菌群在种族相关的食物过敏发展中具有中介作用。本研究为儿童生命早期过敏的发生机制及与肠道菌群的关联研究具有很强的指导意义。
摘要：越来越多的证据支持早期肠道菌群在特应性疾病发展中的作用，但是婴儿期肠道菌群与食物致敏有关的生态变化尚不清楚。我们旨在表征这些变化，并将其与儿童对食物过敏的发展联系起来。在这项观察性研究中，我们使用16S rRNA扩增子测序，对1,422名加拿大足月婴儿的2,844个粪便微生物群的组成进行了表征。在1岁和3岁时通过皮肤点刺试验来测量特应性致敏的效果。研究确定了1岁和3岁时肠道微生物群轨迹（基于群落集群的纵向变化）与特应性致敏结果之间的关系。初步检查了影响微生物群轨迹的种族和早期生活暴露因素，并进行了事后分析。四种确定的肠道菌群的发育轨迹是由出生方式决定的，并因种族而异。整个婴儿期，拟杆菌Bacteroides的丰度持续较低，肠杆菌科Enterobacteriaceae/拟杆菌科Bacteroidaceae的比率较高，这使得对食物过敏的风险增加，特别是3岁时对花生的致敏性风险增加了3倍（校正后OR值，2.82; 95％CI，1.13-7.01）；如果具有这种轨迹的婴儿出生在亚裔母亲家庭，则发现花生过敏的可能性更高（校正后OR值，7.87；95％CI，2.75-22.55）。其特征是鞘脂代谢不足和艰难梭菌C. difficile的持续定植。重要的是，这种拟杆菌丰度减少的轨迹介导了亚洲民族和食物过敏之间的联系。这项研究记录了在整个婴儿期持续较低的肠道拟杆菌Bacteroides丰度和儿童时期对花生过敏之间的联系。这是第一个显示婴儿肠道菌群在种族相关的食物过敏发展中的中介作用的研究。
关键词：婴儿肠道；微生物群；发育特应性；食物致敏
原名：Ethnicity associations with food sensitization are mediated by gut microbiota development in the first year of life
译名：种族与食物致敏的关联由出生后第一年的肠道菌群发育而介导
期刊：Gastroenterology
IF：17.373
发表时间：2021.3.16
通讯作者：Anita L. Kozyrskyj
通讯作者单位：加拿大Edmonton临床卫生学院
DOI号：10.1053/j.gastro.2021.03.016
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016508521005230
图文摘要
Gut
科研| Gut：蓝色粪便：使用新型标记物探究肠道转运时间对肠道微生物组的影响
本文由弈轩编译
英国伦敦国王学院糖尿病与营养科学部的Sarah E Berry等人于2021年3月15日在Gut发表题为《Blue poo: impact of gut transit time on the gut microbiome using a novel marker》的文章，本研究通过评估大量个体的肠道微生物组、肠道转运时间、心脏代谢健康和饮食之间的分类学和功能潜力分析之间的相互作用，其结果显示肠道微生物组学组成能准确区分肠道转运时间，肠道运输时间与特定的微生物物种具有显著的相关性。同时本研究验证了蓝色染料方法在肠道微生物研究中的实用性，比传统的粪便稠度和频率测量方法更具参考价值，可用于大规模的临床研究中，以促进肠道微生物的挖掘研究。
摘要：背景与目的：肠道转运时间是宿主-微生物相互作用的一个关键调节因子，然而这一点常常被忽视，部分原因是研究该内容的可靠方法通常昂贵或繁琐。这项单臂、单盲干预研究的目的是评估：（1）肠道传输时间与人体肠道微生物群之间的关系；（2）“蓝色染料”法作为一种廉价且可扩展的测量传输时间的技术的实用性。
方法：我们评估了来自PREDICT 1研究的863名健康个体的肠道微生物组（通过鸟枪宏基因组测序分析）、肠道转运时间（通过蓝色染料法测量）、心脏代谢健康和饮食之间的分类学和功能潜力分析之间的相互作用。
结果：肠道微生物组学组成能准确区分肠道转运时间（受试者操作特征曲线下面积为0.82），更长的肠道运输时间与特定的微生物物种（如Akkermansia muciniphila，Bacteroides spp和Alistipes spp）相关（相关p值<0.01））。在典型的转运时间指标（如粪便稠度和频率）中，蓝色染料测定的肠道转运时间与肠道微生物群的相关性最强。
结论：通过蓝色染料方法测量的肠道运输时间是肠道微生物组功能的信息，比传统的粪便稠度和频率测量方法更具参考价值。蓝色染料法可应用于大规模流行病学研究，以促进饮食-微生物组-健康研究。
原名：Blue poo: impact of gut transit time on the gut microbiome using a novel marker
译名：蓝色粪便：使用新型标记物探究肠道转运时间对肠道微生物组的影响
期刊：Gut
IF：19.819
发表时间：2021.3.15
通讯作者：Sarah E Berry
通讯作者单位：英国伦敦国王学院糖尿病与营养科学部
DOI号：10.1136/gutjnl-2020-323877
原文链接：
https://gut.bmj.com/content/early/2021/03/14/gutjnl-2020-323877
Microbiome
科研| Microbiome：习惯性饮食、代谢性疾病和使用潜在饮食模式分配的肠道微生物群之间的关系
本文由艾奥里亚编译
德国环境卫生研究中心（German Research Center for Environmental Health （GmbH））的Taylor A. Breuninger等人于2021年3月16日在Microbiome发表题为《Associations between habitual diet, metabolic disease, and the gut microbiota using latent Dirichlet allocation》的文章，Taylor A. Breuninger担任该研究通讯作者。本研究的目的是在一项基于人群的大型队列中评估肠道微生物菌群结构和习惯性膳食摄入量之间的横截面关系。该研究应用了一种无监督的机器学习方法来识别数据中的潜在结构（微生物亚类），以及习惯性饮食和代谢性疾病与这些亚类之间的关联。该研究确定的饮食与微生物之间以及疾病与微生物之间的关联增加了饮食、人类微生物群和疾病之间复杂关系的洞察力。
摘要：背景：肠道微生物群通过多种机制影响人类健康，并参与一系列非传染性疾病的发生与发展。无论是在健康个体还是疾病个体中，饮食是影响微生物与宿主之间相互作用的一个众所周知的因素。但基于大规模人群所进行研究较少。我们的目的是探究习惯性膳食摄入量和肠道微生物菌群结构之间的横断面关系。
结果：基于16S rRNA测序，本研究对1992名参与者的粪便微生物菌群进行了研究。通过引用Latent Dirichlet allocation（LDA）模型，我们确定了受试人群中的20个微生物亚类。随后，每个参与者的肠道微生物菌群被描述为这20个亚组的独特组成。习惯性膳食摄入量与20个亚组之间的关系（通过反复的24小时食物摄入以及食物频率问卷），以及代谢性疾病因素/危险因素的患病率与亚组之间的关系均采用多变量调整的Dirichlet回归模型进行评估。多次调整后，20个微生物亚类中有8个与习惯性饮食显著相关，而20个微生物亚类中有9个与一种或多种代谢性疾病/危险因素的患病率相关。其中亚群5（Faecalibacterium，Lachnospiracea incertae sedis，Gemmiger，Roseburia）和亚群14（Coprococcus，Bacteroides，Faecalibacterium，Ruminococcus）与饮食的相关性最强。
结论：本研究中确定的习惯性饮食、代谢性疾病和微生物亚群之间的联系不仅扩展了目前对饮食-微生物菌群-疾病之间关系的认识，而且表明某些微生物类群可能受到饮食干预的调节，具有影响人类健康的潜力。此外，LDA似乎是解释人类肠道微生物区菌群潜在结构的有力工具。然而，在本研究中观察到的亚群和关联需要在进一步的研究中重复以进行进一步验证。
原名：Associations between habitual diet, metabolic disease, and the gut microbiota using latent Dirichlet allocation
译名：习惯性饮食、代谢性疾病和使用潜在饮食模式分配的肠道微生物群之间的关系
期刊：Microbiome
IF：11.607
发表时间：2021.03.16
通讯作者：Taylor A. Breuninger
通讯作者单位：德国环境卫生研究中心（German Research Center for Environmental Health （GmbH））
DOI号：10.1186/s40168-020-00969-9
原文链接：
https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-020-00969-9
Water Research
科研| Water Research：固相反硝化反应器中微生物结构及代谢途径的宏基因组分析：基于污水处理厂废液氮去除的中试研究
本文由温水编译
北京大学吴为中团队（第一作者：杨忠臣）于2021年3月17日在Water Research发表题为《Metagenomic analyses of microbial structures and metabolic pathways in solid-phase denitrification bioreactors for advanced nitrogen removal of wastewater treatment plant effluent: a pilot-scale study》的文章，本研究通过中试试验构建了2种不同的固相反硝化系统：聚羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）系统和PHBV-锯屑共混物系统，为污水处理厂废液的脱氮提供技术支持。研究还通过宏基因组测序（Metagenomic Sequencing）分析不同固体碳源对微生物群落结构、功能和代谢途径的影响。研究为克服传统液体碳源在反硝化过程中投放量难以控制的问题提供帮助，一定程度解决了固相脱氮技术的经济瓶颈，对固相反硝化系统的构建具有借鉴意义。
摘要：本研究以聚羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）和PHBV-锯屑共混物为载体，构建了固相反硝化系统，通过中试试验研究污水处理厂（WWTPs）废液的脱氮情况，并通过宏基因组测序分析共混物碳源对微生物群落结构、功能和代谢途径的影响。PHBV-锯屑共混物系统的脱氮效果最佳，相比遇PHBV系统，前者具有较高的NO3--N去除率（96.58%）、较少的DOC释放（9.00 ± 4.16 mg L−1）和NH4+-N积累（0.37 ± 0.32 mg L−1）。宏基因组分析证实了系统间微生物群落结构的存在显著差异并发现了4种厌氧氨氧化细菌的存在。与PHBV系统相比，PHBV-锯屑共混物系统降低了产NH4+-N编码酶基因的相对丰度，增加了参与厌氧氨氧化过程的编码酶基因的相对丰度，这利于降低废液废中NH4+-N的含量。此外，在PHBV-锯末共混物系统中，产电子的糖酵解代谢过程的编码酶基因也有较高的相对丰度。在PHBV-锯末共混物系统中，多种木质纤维素编码酶基因显著富集，保证了该系统连续稳定的碳源供应。本研究结果有望为提高固相脱氮技术提供理论依据和数据支持。
关键词：氮去除、污水处理厂废液、固相反硝化、代谢途径、宏基因组测序
原名：Metagenomic analyses of microbial structures and metabolic pathways in solid-phase denitrification bioreactors for advanced nitrogen removal of wastewater treatment plant effluent: a pilot-scale study
译名：固相反硝化反应器中微生物结构及代谢途径的宏基因组分析：基于污水处理厂废液氮去除的中试研究
期刊：Water Research
IF：9.13
发表时间：2021.03.17
通讯作者：吴为中
通讯作者单位：北京大学
DOI号：10.1016/j.watres.2021.117067
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135421002657
图文摘要
ISME Journal
科研| ISME：微生物搭便车：链霉菌Streptomyces孢子是如何被活动的土壤细菌运输的
本文由茗溪编译
荷兰莱顿大学生物研究所，微生物细胞生物学中心的Ariane Briegel等人于2021年3月15日在The ISME Journal发表题为《Microbial hitchhiking：how Streptomyces spores are transported by motile soil bacteria》的文章，本研究使用显微镜方法，运动试验和遗传学方法证明了无柄链霉菌Streptomyces的孢子，如Sc，被Bs运输到它们喜欢的微环境。Sc和Bs都是土壤细菌，可将植物根系分泌物作为营养来源。同时，本研究还证明了Bs通过将Sc孢子直接附着在Bs鞭毛上来运输Sc孢子，这种运输方式被我们称为“搭便车（hitchhiking）”。搭便车（hitchhiking）依赖于保守的罗德林蛋白（rodlin proteins），这些蛋白几乎在所有链霉菌Streptomycetes的孢子外壳上形成纤维状的外层，但其功能迄今尚不清楚。最近的研究表明，微生物的物种间相互作用可以发生在运动和静止微生物之间。还有研究表明，微生物间的运输发生在非生物表面、植物表面和土壤内部的原生生物之间。在某些情况下，人类病原体的运输是在非生物表面进行的，包括不活动的葡萄球菌 Staphylococcal，可直接粘附在其活动伙伴上。烟曲霉（Aspergillus fumigatus, Af）孢子与运动细菌的鞭毛相互作用，而各种非运动的人类微生物菌群由Capnocytophaga gingivalis 携带，以及 Legionella pneumophila由其变形虫宿主内部运输。总之，本研究表明，不活动的细菌能够利用其他微生物的运动机制来占据有利的环境，而且这种运输方式可能在自然界中广泛存在。
摘要：链霉菌Streptomycetes是一种固着细菌，可产生影响微生物群落行为的代谢物。新兴研究表明链霉菌孢子通过各种机制分布，但尚不清楚孢子是如何运输到它们喜欢的微环境，如植物根。在本文中，我们表明链霉菌Streptomyces孢子能够利用其他土壤细菌的运动机制。运动分析和显微镜研究表明链霉菌Streptomyces孢子通过直接与革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的鞭毛相互作用运输到植物组织中。遗传学实验表明，这种运动形式是由孢子外壳上的结构蛋白促进的。这些结果表明，不活动的细菌能够利用其他微生物的运动机制来完成它们生命周期中必要的阶段。
原名：Microbial hitchhiking: how Streptomyces spores are transported by motile soil bacteria
译名：微生物搭便车：链霉菌Streptomyces孢子是如何被活动的土壤细菌运输的
期刊：The ISME Journal
IF：9.180
发表时间：2021.3.15
通讯作者：Ariane Briegel
通讯作者单位：荷兰莱顿大学生物研究所，微生物细胞生物学中心
DOI号：10.1038/s41396-021-00952-8
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41396-021-00952-8#Abs1
Gut Microbes
综述| Gut Microbes：肠道微生物群对生殖和代谢内分泌系统的影响
本文由明天只是重复过往编译
北京大学第三医院妇产科生殖医学中心齐新宇等人于2021年3月15日在Gut Microbes发表题为《The impact of the gut microbiota on the reproductive and metabolic endocrine system》的文章，本文综述了肠道微生物及其代谢物对器官间的影响导致肥胖和胰岛素抵抗和肠道微生物群及其对女性生殖道、胚胎发育和妊娠的影响。人类在生命早期获得的胃肠道微生物群的独特动态生态系统被认为是一个代谢活跃的器官，负责个体的健康和生物体一生中疾病的发展。类固醇和代谢激素在肠道内环境稳定中起着重要作用，而益生菌群可引起肠道屏障功能障碍，影响其他器官，导致慢性低度炎症、代谢紊乱和免疫功能障碍。雌激素、雄激素、孕激素、胰岛素和其他激素共同调节女性从子宫到坟墓的健康。尽管研究表明微生物群在女性生殖内分泌系统中具有重要作用，其作用机制尚需进一步研究。在未来，广泛的功能性研究将使利用肠道微生物群作为某些疾病的生物标志物成为可能，并且以特定和定向的方式操纵肠道微生物群将有助于推动该领域的发展。通过使用益生菌或粪便移植，将能够治疗失调和预防疾病的发展。
摘要：肠道微生物群对肠道环境产生各种影响，影响到远处的器官和通路，被认为是一个完整的内分泌器官。微生物群通过与雌激素、雄激素、胰岛素和其他激素相互作用，在女性一生的生殖内分泌系统中发挥着重要作用。肠道菌群组成失衡可导致多种疾病和条件，如妊娠并发症、不良妊娠结局、多囊卵巢综合征（PCOS）、子宫内膜异位症和癌症；然而，对其机制的研究有限。更多的努力应致力于探索微生物激素介导疾病的潜在原因和潜在机制，并提供新的治疗和预防策略。
关键词：肠道微生物群；雄激素；雌激素；胰岛素；生殖内分泌
原名：The impact of the gut microbiota on the reproductive and metabolic endocrine system
译名：肠道微生物群对生殖和代谢内分泌系统的影响
期刊：Gut Microbes
IF：7.74
发表时间：2021年3月15日
通讯作者：齐新宇、云楚宇
通讯作者单位：北京大学第三医院妇产科生殖医学中心、北京大学基础医学院心血管分子科学教育部重点实验室
DOI号：10.1080/19490976.2021.1894070
原文链接：
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2021.1894070
Frontiers in Microbiology
科研| Frontiers in Microbiology：补充短双歧杆菌M-16V在低出生体重婴儿中的定植及其在给药后几周对肠道微生物群的影响
本文由艾奥里亚编译
日本Morinaga Milk Industry Co., Ltd.的Ayako Horigome等人于2021年3月17日在Frontiers in Microbiology发表题为《Colonization of Supplemented Bifidobacterium breve M-16V in Low Birth Weight Infants and its Effects on Their Gut Microbiota Weeks Post-administration》的文章，Ayako Horigome担任该研究通讯作者。本研究通过对低体重的婴儿进行口服短双歧杆菌M-16V，通过对婴儿出院后的粪便样本进行采集，基于测序技术结合qPCR技术，作者探究了短双歧杆菌M-16V在实验组婴儿中的定植情况及短双歧杆菌M-16V对婴儿肠道微生物菌群的影响。该研究为明确益生菌是否能成功地在足月和早产儿的肠道内定植提供了实验证据。
摘要：肠道益生菌在成人机体中的定植和长期存在似乎是有限的。然而，有关于益生菌是否能成功地在足月和早产儿的肠道内定植还不确定。本研究探讨了口服短双歧杆菌M-16V对出生低体重婴儿（LBW）肠道微生物菌群的影响。共22例LBW婴儿纳入本研究（M-16V组12例，对照组10例）。M-16V组的低出生体重婴儿从出生到出院期间口服补充短双歧杆菌M-16V。出院后每周从每个受试者身上收集粪便样本（M-16V组3.7~9.3周，对照组2.1~6.1周）。qPCR分析显示，M-16V组中有83.3%的粪便标本中检出该菌株，表明该菌株在给药后几周后仍能在大多数婴儿体内定植。16SrRNA基因测序结果表明，与对照组相比，M-16V组粪便中Actinobacteria的丰度显著升高（P<0.001），Proteobacteria的丰度显著降低（P<0.05）。值得注意的是，M-16V组的给药菌株和土著双歧杆菌水平均显著高于对照组。我们的研究结果表明，口服短双歧杆菌M-16V至少能在给药后几周内在体内定植，我们观察到LBW婴儿肠道中微生物群的形成有潜在的改善。
关键词：低出生体重儿，肠道微生物群，双歧杆菌M-16V，益生菌，定植
原名：Colonization of Supplemented Bifidobacterium breve M-16V in Low Birth Weight Infants and its Effects on Their Gut Microbiota Weeks Post-administration
译名：补充短双歧杆菌M-16V在低出生体重婴儿中的定植及其在给药后几周对肠道微生物群的影响
期刊：Frontiers in Microbiology
IF：4.235
发表时间：2021.03.17
通讯作者：Ayako Horigome
通讯作者单位：Morinaga Milk Industry Co., Ltd.
DOI号：10.3389/fmicb.2021.610080
原文链接：
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2021.610080/abstract
Plant and Soil
科研| Plant and Soil：根和微生物以植物激素特异性方式共同驱动植物土壤连续体中17种植物激素的分布
本文由猫猫编译
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所卢玉秋等人于2021年03月15日在Plant and Soil发表题为《Roots and microbiome jointly drive the distributions of 17 phytohormones in the plant soil continuum in a phytohormone‐specific manner》的文章。目前，对于土壤中植物激素的浓度与植物-土壤系统中的根、根生长和微生物特性之间的关系了解较少。在该文章中，旨在了解：（1）不同植物激素沿根-土壤连续体的分布模式；（2）植物激素的分布与根和微生物群的关系。为此，利用超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）在玉米根、根际和土壤中测定了7类20种植物激素并通过高通量测序（HTS）的方法分析了微生物群。
摘要：目的：植物激素是一组调节植物生长、发育、健康和植物-土壤相互作用的信号化合物。我们的目的是研究在植物-土壤连续体中发现的各种植物激素的分布和控制因素。
方法：用超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）研究了玉米根、根际和土壤中7类20种植物激素。此外，利用高通量测序（HTS）分析了通过γ灭菌和再接种形成的微生物群。
结果：我们发现了17种植物激素沿根-土连续体的三种主要分布模式。在第一种模式中，植物激素在根中占优势，其次是根际，然后是大块土壤。在第二种模式中，植物激素在根际的浓度最小。而在第三种模式中，植物激素的浓度在根际最大。植物激素的浓度与根系植物激素或根系生物量以及各种微生物类群的相对丰度密切相关。
结论：结果表明，6种植物激素在根际土壤连续体中的分布模式是由根系的生产和吸收与土壤微生物的生产、利用和降解之间的平衡并且以植物激素特异性方式进行驱动的。
关键词：微生物群、植物激素、根际、分布模式、超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）
原名：Roots and microbiome jointly drive the distributions of 17 phytohormones in the plant soil continuum in a phytohormone‐specific manner
译名：根和微生物以植物激素特异性方式共同驱动植物土壤连续体中17种植物激素的分布
期刊：Plant and Soil
IF：3.299
发表时间：2021.03.15
通讯作者：宋阿琳
通讯作者单位：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
DOI号：10.1007/s11104-021-04898-w
原文链接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-021-04898-w
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