Microbial network
與高寒草地生產(chǎn)力相關(guān)的草-微生物域間生態(tài)網(wǎng)絡(luò)
草和土壤微生物之間的聯(lián)系可以強(qiáng)烈地影響植物群落結(jié)構(gòu)。然而，草的生產(chǎn)力和多樣性與土壤微生物之間的關(guān)系，以及草與微生物共生的模式尚不清楚。本研究利用元條形碼技術(shù)對(duì)16個(gè)高寒草地進(jìn)行了草地生產(chǎn)力和多樣性調(diào)查，測(cè)定了土壤理化性質(zhì)，并對(duì)土壤古菌、細(xì)菌和真菌進(jìn)行了測(cè)序。利用距離衰減關(guān)系、域間生態(tài)網(wǎng)絡(luò)(IDEN)和Mantel檢驗(yàn)，研究了高寒草地草地草地生產(chǎn)力、多樣性和微生物多樣性之間的關(guān)系，以及草地和微生物域間網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)模式。古生菌豐富度、細(xì)菌豐富度和真菌α-多樣性與草的多樣性呈顯著負(fù)相關(guān)，而古生菌和細(xì)菌多樣性與草的生產(chǎn)力呈顯著正相關(guān)。此外，隨著牧草多樣性、生產(chǎn)力和土壤變量差異的增加，微生物β-多樣性增加。方差劃分分析表明，草地生產(chǎn)力對(duì)微生物群落的貢獻(xiàn)大于土壤變量和草地多樣性，說明草地生產(chǎn)力與微生物群落的關(guān)系更密切。域間生態(tài)網(wǎng)絡(luò)表明，草地與部分細(xì)菌、古菌和真菌形成了復(fù)雜而穩(wěn)定的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，其中草-真菌生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性最高，表明高寒草地土壤真菌能較好地與地上草共存。草-微生物網(wǎng)絡(luò)的連通性程度與草產(chǎn)量顯著正相關(guān)，表明草-微生物共存模式對(duì)草產(chǎn)量具有正反饋效應(yīng)。研究結(jié)果對(duì)建立高寒草地生態(tài)系統(tǒng)植物與微生物之間的調(diào)節(jié)機(jī)制具有重要意義。
ARGs
通過重編程噬菌體賦能功能宏基因組學(xué)在臨床菌株中對(duì)抗生素耐藥體的描述
功能宏基因組學(xué)是識(shí)別環(huán)境中抗生素耐藥基因(ARGs)的強(qiáng)大實(shí)驗(yàn)工具，但合適的宿主細(xì)菌種類的范圍有限。這種限制既影響了已確定的ARG的范圍，也影響了其臨床相關(guān)性的解釋。在這里，我們提出了一個(gè)名為重編程噬菌體粒子輔助多物種功能宏基因組學(xué)(DEEPMINE)的功能宏基因組學(xué)管道。這種方法結(jié)合并改進(jìn)了T7噬菌體與交換尾纖維和靶向誘變的使用，以擴(kuò)大噬菌體宿主的特異性和功能宏基因組學(xué)的效率。這些修飾過的噬菌體顆粒被用于將大型宏基因組質(zhì)粒庫引入臨床相關(guān)的細(xì)菌病原體。通過在土壤和腸道微生物群以及針對(duì)13種抗生素的臨床基因組中篩選ARGs，我們證明了這種方法極大地?cái)U(kuò)展了已識(shí)別的ARGs列表。許多****ARG****對(duì)耐藥性具有物種特異性作用;它們?cè)谝环N細(xì)菌物種中提供高水平的耐藥性，但在相關(guān)物種中產(chǎn)生非常有限的耐藥性。最后，我們確定了目前正在臨床開發(fā)或最近已獲批準(zhǔn)的抗抗生素的移動(dòng)ARG。總的來說，DEEPMINE擴(kuò)展了研究微生物群落的功能宏基因組學(xué)工具箱。
納米級(jí)零價(jià)鐵對(duì)土壤四環(huán)素類及相關(guān)抗性基因的衰減
由于抗生素耐藥性基因(ARGs)的刺激增殖和傳播，土壤中的抗生素污染對(duì)人類健康的威脅越來越大。納米零價(jià)鐵(NZVI)是一種很有前途的抗生素修復(fù)材料，但NZVI如何影響ARGs的多樣性、豐度和水平基因轉(zhuǎn)移潛力尚不清楚。本文研究了不同濃度的NZVI對(duì)四環(huán)素(TCs)及其相關(guān)ARGs的生物和非生物效應(yīng)。結(jié)果表明，NZVI能有效促進(jìn)tc降解，20 d內(nèi)降解率由未加NZVI時(shí)的51.38%增加到1 ~ 10 g NZVI/kg時(shí)的57.96% ~ 71.66%;生物降解對(duì)總tc去除率的貢獻(xiàn)為66.10% ~ 76.30%。NZVI誘導(dǎo)TCs生物降解可能是由于減輕了TCs對(duì)細(xì)胞的毒性，增加了微生物生物量和酶活性。此外，與tc相關(guān)的ARGs隨著intI1和ISCR1水平基因轉(zhuǎn)移電位的降低而減弱，但對(duì)非tc相關(guān)的ARGs觀察到相反的影響，特別是在過度暴露于NZVI期間。本研究說明了NZVI修復(fù)抗生素污染土壤的可能性，同時(shí)降低ARGs的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
豬糞轉(zhuǎn)化為生物炭用于土壤改良劑:消散抗生素耐藥基因的效果及潛在機(jī)制
畜禽糞便改性是一種常見的農(nóng)業(yè)施肥方法，可加劇抗生素耐藥基因(ARG)污染，從而威脅食品安全和人類健康。另一方面，糞便也可以作為生物炭產(chǎn)生，以改善土壤質(zhì)量，從而減少糞便中的ARGs。然而，目前尚不清楚將糞肥轉(zhuǎn)化為生物炭進(jìn)行土壤改良如何以及為什么會(huì)減少ARG污染。因此，本研究研究了豬糞(2%和5%)及其生物炭(2%和5%)改性土壤中ARG和微生物群落的變化，并探討了將豬糞轉(zhuǎn)化為生物炭如何減少ARG污染。培養(yǎng)28 d后，未處理土壤、肥料處理土壤和生物炭處理土壤的ARG值分別為47、112 ~ 136和43 ~ 52。ARG豐度在未改良土壤、肥料改良土壤和生物炭改良土壤中分別為7.66 × 107、4.32 × 109 ~ 1.42 × 1011和8.44 × 107 ~ 9.67 × 107 copies g?1干土。與肥料改良土壤相比，生物炭改良使土壤ARG豐度降低了2-4個(gè)數(shù)量級(jí)，ARG數(shù)量降低了70-93個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，有機(jī)肥的添加改變了細(xì)菌的多樣性和組成，而生物炭沒有改變。土壤性質(zhì)的變化和移動(dòng)遺傳元素(MGEs)可以解釋ARGs的變化。與有機(jī)肥相比，生物炭降低了土壤中移動(dòng)遺傳元素(MGEs)、變形桿菌門(Proteobacteria)和擬桿菌門(Bacteroidetes)，這解釋了ARGs豐度和多樣性的降低;然而，變形桿菌門和擬桿菌門中的多藥耐藥基因在生物炭修飾的土壤中仍然豐富。這項(xiàng)研究表明，將糞便轉(zhuǎn)化為生物炭作為土壤改良劑有助于控制糞便ARGs的傳播。
群體感應(yīng)在環(huán)境耐藥中的作用及機(jī)制*
隨著越來越多的環(huán)境污染物的出現(xiàn)，抗生素和抗生素耐藥基因(ARGs)已導(dǎo)致環(huán)境中抗生素耐藥性(AMR)的大幅增加。群體感應(yīng)(Quorum sensing, QS)是一種細(xì)菌細(xì)胞間的通信過程，調(diào)節(jié)許多性狀和基因表達(dá)，包括arg和有助于AMR發(fā)展的相關(guān)基因。本文綜述了細(xì)菌QS在環(huán)境下AMR發(fā)展中的作用、生理和遺傳機(jī)制。首先，介紹了QS對(duì)AMR的影響。接下來，系統(tǒng)分析了QS在細(xì)菌生理行為中促進(jìn)AMR發(fā)展的作用，包括膜滲透、戰(zhàn)術(shù)運(yùn)動(dòng)、生物膜形成、持久體形成和小菌落變異(SCVs)。此外，本文還探討了QS對(duì)ARGs表達(dá)的調(diào)控、影響ARGs形成的活性氧(ROS)的產(chǎn)生以及加速ARGs傳遞的水平基因轉(zhuǎn)移(HGT)等，以揭示AMR發(fā)生的分子機(jī)制。這一綜述為更好地理解抗生素耐藥性的演變和預(yù)防抗生素耐藥性提供了參考。
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? 與毒性相比，群體感應(yīng)介導(dǎo)的抗菌素耐藥性沒有得到系統(tǒng)的研究。
? 微生物耐藥性的進(jìn)化觀點(diǎn)是由群體感應(yīng)調(diào)節(jié)的。
? 群體感應(yīng)是預(yù)防抗菌耐藥的潛在靶點(diǎn)。
Metagenome
Evaluation of computational phage detection tools for metagenomic datasets
隨著用于檢測(cè)宏基因組中噬菌體的新計(jì)算工具的迅速發(fā)展，迫切需要開發(fā)系統(tǒng)的基準(zhǔn)。在本研究中，我們調(diào)查了19個(gè)宏基因組噬菌體檢測(cè)工具，其中9個(gè)可以大規(guī)模安裝和運(yùn)行。這9個(gè)工具通過幾個(gè)基準(zhǔn)挑戰(zhàn)進(jìn)行了評(píng)估。片段參考基因組被用來評(píng)估片段長(zhǎng)度、低病毒含量、噬菌體分類、對(duì)真核污染的穩(wěn)健性和計(jì)算資源使用的影響。模擬宏基因組被用來評(píng)估測(cè)序和組裝質(zhì)量對(duì)工具性能的影響。最后，使用真實(shí)的人類腸道宏基因組和病毒組來評(píng)估工具預(yù)測(cè)的噬菌體群落的差異和相似之處。我們發(fā)現(xiàn)各種工具產(chǎn)生的結(jié)果截然不同。通常，使用同源方法的工具(VirSorter、MARVEL、viralVerify、vivid和VirSorter2)顯示出較低的假陽性率和對(duì)真核污染的魯棒性。相反，使用序列組合方法的工具(VirFinder, DeepVirFinder, Seeker)和MetaPhinder具有更高的靈敏度，包括對(duì)參考數(shù)據(jù)庫中較少表示的噬菌體。這些差異導(dǎo)致人類腸道宏基因組中預(yù)測(cè)的噬菌體群落存在很大差異，近80%的contigs被至少一種工具標(biāo)記為噬菌體，任何兩種工具之間的最大重疊率為38.8%。雖然不同工具在病毒粒上的結(jié)果更加一致，但結(jié)果差異仍然顯著，最大重疊率為60.65%。討論:重要的是，本研究中開發(fā)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集是公開可用的和可重用的，以使未來開發(fā)的新工具具有可比性。
