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微生物群落
文章数:20篇
自编码神经网路
Nature子刊:自编码神经网络在微生物群落动态研究中的应用
微生物群落广泛存在于地球生物圈的各个生境,且发挥着重要的作用。由于其具有高度动态变化对其动态变化的特征,因此有效模拟和判断一直是微生物群落分析和工程化应用的挑战。近期一篇发表在Nature子刊,Nature Communications上的研究论文显示,利用自编码神经网络方法,可以有效的把微生物生长动态过程压缩为低维度表征,并对其动态过程可以实现高度的重建。
自编码神经网路
微生物群落
群落重建
机器学习
研究论文
昆虫
中山大学:宿主和栖息地如何影响植食性真蝽的微生物群落?
真蝽(异翅目)几乎占据了所有已知的昆虫生态位。其中,作为一个包含30000多个物种的群体,植食性真蝽对农业和林业生态系统的影响越来越大。中山大学的谢强团队在Microbiome发表文章,宿主和栖息地对植食性真蝽的微生物群落影响不同,共生细菌群落既受宿主和栖息地的影响,但方式不同。然而,共生真菌群落主要受栖息地的影响,而不受宿主的影响。
昆虫
微生物群落
栖息地
宿主
微生物生物关联
iMeta:褚海燕团队开发量化微生物群落水平生物关联的方法
中科院褚海燕团队近期在iMeta发表研究,开发了一个 R包(qcmi)来识别微生物生态网络中假定的生物关联,并将其量化。该 R包基于一系列常见且先进的微生物生态学分析方法,设计成便于使用、应用灵活的分析流程。该方法包括以下四个步骤:构建生态网络、分配构建过程、量化生物关联以及评估生态后果。R包和使用说明见https://github.com/joshualiuxu/qcmi。本研究为探讨微生物在不同生境间的潜在生物关联提供了一条新途径,有助于我们更好地了解多变世界中复杂微生物群落的动态。
微生物生物关联
微生物群落
生物多样性
微生物生态网络
qcmi
微生物生态学
Cell子刊:微生物群落的群落功能景观(综述)
将微生物群落的组成和功能定量地联系起来是微生物生态学要解决的一个主要问题。微生物群落的功能来自于细胞之间复杂的分子互作网络,进而产生菌株和物种之间的种群水平互作。然而,将这种复杂性纳入预测模型极具挑战。Cell Systems近期发表的这篇综述提出,受遗传学中类似问题的启发(从基因型出发定量预测表型),可以定义一个生态群落功能(或结构功能)景观的概念,对群落的组成和功能进行映射。作者概述了目前对这些群落景观的理解、其用途、局限性和待决问题。将进化和遗传学的强大预测方法引入生态学研究,或能为设计和优化微生物群落提供助力。
微生物生态学
微生物群落
合成群落
群落功能景观
时间序列
iMeta:国内团队解析了草地土壤微生物生活史策略
本研究构建了一个框架,以突出草地恢复过程中植物和土壤特性在驱动微生物生活史特征方面的重要性,表明微生物生活史特征支持rRNA操纵子拷贝数能够反映土壤微生物资源有效性这一观点。
时间序列
高通量测序
微生物群落
植物特性
资源可用性
土壤仿生材料
Nature子刊:土壤仿生材料或可调节菌群,改善结肠炎?
土壤是庞大微生物群落的栖息环境,土壤孔隙中的独特微环境孕育了非常丰富的微生物群落和良好的材料-生物界面。近日,芝加哥大学田博之、林艺良及团队在Nature Chemistry发表最新研究,设计并合成出一种新型类似土壤的“化学系统”,由蒙脱土、淀粉颗粒和液态金属组成,该系统对机械力、激光和化学溶剂具有良好的动态响应性。通过该土壤仿生材料与微生物互作,不仅在体外可增强生物膜的生长、提高微生物合成化学品产量,在小鼠体内还可调节肠道菌群失调,恢复肠道微生态和治疗溃疡性结肠炎。总之,该研究的土壤仿生材料未来或可作为胃肠道疾病疗法的干预手段之一,值得关注。
土壤仿生材料
结肠炎
研究论文
基础研究
生物化学
微生物群落
Nature子刊:微生物群落提高对药物的耐受性
微生物群落由具有不同代谢能力的细胞组成,通常包括缺乏必要代谢途径的营养缺陷型。Nature Microbiology近期发表的文章,发现营养缺陷型可从细胞外摄取特定代谢物,改变代谢通量,输出并丰富群落中的代谢物。外排活动的增加可减少细胞内药物浓度,促进细菌的耐药性。文章或为细菌相互作用可提高耐药性提供机制。
微生物群落
胞外代谢组
耐药性
代谢互作
基因编辑
Nature子刊:如何对微生物群落进行基因编辑?
了解微生物基因功能依赖于遗传操作在微生物中的应用。然而,绝大多数细菌和古菌仍未培养,因此无法使用传统的遗传操作方法对这些生物及其相互作用进行研究。Nature Microbiology近期发表的研究成果,开发出一种方法,可以同时编辑不同微生物群落中的多个生物体的基因,这是编辑肠道或植物等微生物群落的第一步。在本研究中,研究人员首先开发了一种ET-seq(environmental transformation sequencing)方法,用于评估哪些微生物是可编辑的。接着利用RNA 引导的 CRISPR-Cas 转座酶在基因中添加“条形码”,进而实现基因的插入、跟踪,并评估插入的效率和特异性。 利用该方法可以编辑微生物群落,并进一步理解和控制微生物群落。
基因编辑
微生物群落
宿主遗传因素
国内团队:分析影响人类微生物组的宿主遗传和免疫因子的新数据库
除了对微生物群落组成具有巨大影响的环境因素外,包括两种主要类型(宿主遗传因子(HGF)和宿主免疫因子(HIF))的宿主因素最近在其在塑造人类微生物群中的作用上引起了广泛关注。但是,没有数据库可提供两种类型的综合因素。在此,来自浙江大学、重庆大学和重庆医科大学的团队,建立了一个名为“塑造人类微生物群的宿主遗传和免疫因素(GIMICA)”的数据库。GIMICA不仅可以考虑不同类型的宿主因素,而且还可以考虑宿主与环境因素,无需登录即可免费访问:https://idrblab.org/gimica/。
宿主遗传因素
宿主免疫因素
微生物群落
GIMICA
人类生理学
微生物组
微生物群落中高维模式识别的新方法
微生物群落内部复杂的多维相互作用模式的识别是理解、调节和设计有益微生物组的关键。由于微生物群落成员常常同时参与多种关系,因此并不是所有这些微生物的交互模式都有望呈现出视觉上不间断的模式。因而,传统的相关性、交互信息、主坐标分析或基于协变的网络推理方法都无法检测到这种关系。本文提出了一种新的特定模式的方法来量化强度并估计两种生物丰度分布之间的二维共存、互斥和单向关系模式的统计显著性,并扩展此方法以允许搜索和可视化三维、四维和更高维的模式。使用人类微生物组计划中的2380个微生物组样本对提出的方法进行了测试,结果产生了具有统计学意义的二维模式的特定于身体部位的网络,并揭示了人类微生物组计划数据中存在三维模式。
微生物组
多维布尔模式
微生物群落
共排斥
共存
16s
哈佛Huttenhower组综述菌群的株水平研究
本文是宏基因组菌株研究系列软件开发团队、iHMP项目数据整合分析负责人Huttenhower课题组撰写的综述,回顾了菌株的操作定义(例如遗传和结构变异),使用不同的高通量技术(通常为不依赖于培养的技术)从微生物群落中鉴定出菌株。作者总结了菌株在人体的分布和多样性,以及它们与健康维护、疾病风险和进展的新联系,以及对饮食或药物等扰动的生化反应。文中列出了利用高通量测序以及其他分子和“培养组学”技术鉴定,定量和追踪菌株的方法,最后作者讨论了人口群体水平中实验研究缺乏的现状,以及更好地了解菌株对人类微生物组健康影响方面的意义。
16s
微生物菌株
微生物群落
微生物组
宏基因组学
群体感应(QS)
利用合成生物学操纵微生物群落群体感应(综述)
群体感应是一种细胞间通信的过程,研究表明群体感应在微生物群落中具有重要作用,但群体感应如何影响这些群落的组成和功能尚不清楚。合成生物学可以提供工具来探测和操纵微生物间的群体感应行为。Trends in Microbiology发表的文章,对利用合成生物学策略操纵微生物菌群落群体感应的相关策略进行了探讨。
群体感应(QS)
微生物群落
合成生物学
Cindy M Liu
Daniel E Park
宏基因组
华科宁康团队:一个快速、准确的微生物群落结构搜索利器——Meta-Prism
华中科技大学宁康教授课题组在Briefings in Bioinformatics发表论文,介绍了一款新的微生物群落结构搜索利器:Meta-Prism。这一款主要由 C++ 和 CUDA 语言创作的工具采用了双向索引(dual index)、一个新的打分函数和 CPU/GPU 并行计算等技术,使得在大数据库中快速搜索和样本结构差异比较的速度较过去的 Meta-Storms 等算法快 10 倍以上。
宏基因组
生物信息学算法
microbial community
community structure search
dual indexing
植物系统生物学
MP综述:植物-微生物互作的系统生物学
尽管本综述已经对植物-微生物互作的系统生物学进行了详实的阐释,但同时仍有许多疑问未能解决。为了解释基因的、微生物的、及代谢之间的相互作用,包括介导微生物-宿主相互作用的信号事件复杂的关系,我们需要综合定量系统生物学方法,虽然Castrillo等人(2017)揭示了植物营养应激反应、免疫系统功能和微生物组装配之间的联系,但可能只是冰山一角,许多令人兴奋的机制仍有待发现,在这篇综述中,我们关注的是细菌间的相互作用以及小范围内丝状真核生物与宿主间的相互作用。本综述在进行大量前沿性工作总结的同时也提出了很多疑问:是什么决定了特殊的微生物-宿主互作的结果;植物的免疫系统是如何区分开致病菌及有益菌并对抗前者促进后者的;关于有益菌群与内共生菌在促进或中和有益效果方面的相互作用如何;微生物释放的根际信号是如何被植物共同解释的以及不同分子对植物生长和抗逆性的协同或拮抗作用有多大;植物如何将对微生物的识别与营养相关的信号结合起来;如何通过植物识别和信息处理系统来实现有益菌和病原菌的区分,这将是未来十年植物系统生物学的一个个关键问题。相信带着疑问去阅读会带来更深刻的理解,同时了解前沿的研究方向。
植物系统生物学
plant systems biology
plant microbiome
Microbial communities
SynComs
婴儿肠道菌群
Nature子刊:基于性状的婴儿肠道菌群演替模式
生命早期的肠道菌群组成变化规律和机制是近年的研究热点。Nature Communications近期发表的一项研究,将生态学中的基于性状(trait-based)的分析方法引入到菌群研究中,并用之分析了婴儿肠道菌群的演替模式,发现婴儿的肠道菌群起始于可变的、擅于快速增殖的早期定植者,但在出生第一年内功能性状逐渐趋同和稳定,能适应肠道内的缺氧环境、通过孢子在个体间传播,而此时菌群的分类学组成还在持续改变。该研究说明,基于性状的分析方法是基于分类学的菌群研究方法的有力补充,有助于深入研究微生物群落构建和演替的机制。
婴儿肠道菌群
微生物群落
群落生态学
婴儿肠道菌群发育
微生物生态学
氧化还原酶
氧化还原酶或可更好地描述微生物群落多样性
微生物在分类学上的差异不一定能反应功能差异。近期《PNAS》杂志发表文章,发现与传统细菌分类学方法相比,用氧化还原功能的多样性能更好地区分不同的微生物类群,而且可以更为直接地反应群落在生态圈中的功能,有助于在全球生物群落危机背景下,阐释环境对细菌群落的影响。
氧化还原酶
生态功能
生态功能
生物信息学
微生物群落
干旱
Nature子刊:干旱下细菌网络崩了,真菌网络依然很稳定
土壤微生物群落在生态系统功能中发挥着至关重要的作用,但目前尚不清楚微生物群落的共现性网络如何响应类似极端气候等环境扰动。本文在草地生态系统的研究表明了干旱使得土壤细菌共现性网络不稳定,而且在土壤湿度恢复过程中,细菌群落的变化与土壤功能联系更加紧密。此外,干旱改变植被组成,导致土壤水分的减少,这些结果对细菌群落组成及其共现性网络有长远的影响。本文结果表明干旱影响土壤微生物群落,作为反馈土壤微生物群落也会影响地上部植被,最终地上地下协同抵抗干旱。这一发现为地上地下协同抗干扰的研究提供新的见解。
干旱
共现性网络
微生物群落
模块化
真菌网络
膀胱过度活动症(OAB)
EJOGRB:膀胱过度活动症女性患者的膀胱菌群
本文关注膀胱菌群,特别推荐。
膀胱过度活动症(OAB)
微生物群落
尿液微生物
Robertino M Mera
M Blanca Piazuelo
法医学
MB:微生物组可用作法医工具?
研究法医学的人,现在越来越关注微生物组,关心的人可以再看看这篇文章。
法医学
微生物群落
微生物指纹
SourceTracker
Nature子刊:微生物来源分析R包SourceTracker——结果解读和使用教程
本文介绍了一款追踪微生物来源的软件SourceTracker,用途是可以识别相关各组间来源的分析,如具体的问题:婴儿的肠道菌群有哪些继承了母亲的肠道菌群、哪些来自阴道菌群、哪些来自皮肤;河流污染物的来源分析、周围工厂、农田、养殖厂对河流污染的贡献和来源追溯等,该软件中目标样本为Sink,微生物污染源或来源的样品为Source;基于贝叶斯算法,探究目标样本(Sink)中微生物污染源或来源(Source)的分析。根据Source样本和Sink样本的群落结构分布,来预测Sink样本中来源于各Source样本的组成比例。该软件计算速度较慢,样本量大可选使用19年发表的FEAST(https://www.mr-gut.cn/papers/read/1040786346)。
SourceTracker
贝叶斯算法
源环境
目标样本
微生物群落