miRNA介导植物-微生物互作中的调控作用及其研究进展北大核心CSCD

微生物与植物之间存在错综复杂的双向交流和串扰,植物与病原微生物互作直接影响寄主植物的生存状况,而植物和益生微生物互作则有利于宿主的生长和健康,共生微生物也会从中受益。不管是病原微生物还是有益微生物进入植物体内,植物miRNA都会迅速做出响应,同时微生物也可以产生miRNA样RNA(miRNA-likeRNA,milRNA)影响植物健康,可见miRNA(或milRNA)是植物与微生物互作过程中迅速响应的重要媒介分子,其内在机制研究近年来取得了许多进展。文中概述了植物-病原微生物、植物-益生微生物互作中miRNA的调控作用,重点阐述了植物miRNA在植物-病原微生物互作过程中对寄主植物抗病性的调控作用和植物-益生微生物互作过程中对宿主植物生长发育及代谢的调控,以及真菌milRNA对寄主植物的跨界调控作用。     

宿主遗传背景与肠道微生物互作研究进展

“微生物”这一名词指非常小的生物，如古菌、细菌、原生生物、真菌和病毒，肠道“微生物组”表示的是肠道微生物集合体。它们实际上共享宿主的身体空间，但作为宿主健康和疾病的决定因素却几乎被忽视。作为信息的集合，微生物组包括微生物的基因组数据、结构元件、代谢物和环境条件。最近对肠道微生物组的研究表明，微生物群落在维持宿主稳态和调节宿主表型上发挥着重要作用。随着包括二代测序(next-generation sequencing, NGS)在内的新技术的出现以及微生物群落序列谱等深入测定技术出现，人们对肠道微生物组与宿主遗传背景之间的关系有了许多见解。本文通过肠道微生物组学的概述，基于全基因组关联分析技术建立肠道微生物组学与宿主遗传之间联系，并对宿主遗传学与肠道微生物组的关系及未来发展前景进行探讨。     

肠道微生物与线粒体之间的互作

肠道微生物与肠道细胞线粒体功能之间的关系十分密切。一方面,肠道微生物可直接或通过短链脂肪酸、硫化氢和一氧化氮等代谢产物间接影响与线粒体相关的能量代谢过程,调节线粒体活性氧的产生,调控线粒体甚至整个机体的免疫反应。另一方面,肠道细胞线粒体功能紊乱和基因组的遗传变异也会影响肠道微生物的组成和功能。本文主要介绍了肠道微生物和线粒体之间的互作关系的最新研究进展,为靶向作用于肠道菌群和线粒体以调节肠道健康提供理论依据。     

肠道微生物调控宿主食欲的研究进展

肠道微生物与宿主代谢相互作用,可调节机体的生理功能。宿主机体中存在"微生物-肠道-大脑轴",肠道菌群可通过多种途径影响中枢神经系统,进而对宿主摄食等行为产生影响。食物中不易被宿主消化吸收的膳食纤维等营养物质,被肠道微生物发酵可产生多种代谢产物,这些代谢产物作为信号分子可通过不同途径介导中枢神经系统,进而调控宿主食欲。本文主要综述了肠道微生物及其代谢产物对中枢神经系统与宿主食欲的影响及其可能的调控途径与机制,以加深肠道微生物在调控宿主食欲方面的新认识。     

硒和硒蛋白与宿主肠道健康的互作调节机制

硒是生物体必需的微量元素之一,在体内合成为硒蛋白,参与抗氧化和免疫应答等众多生理机能的调控.近期研究表明,硒和硒蛋白可能与宿主肠道微生物、抗氧化系统和免疫因子存在互作调节肠道稳态的功能,进而起到预防和治疗肠道疾病的作用.本文综述了硒在肠道中的吸收和硒蛋白的合成及功能,重点解析了硒和硒蛋白与肠道微生物、肠道氧化应激和肠道免疫间的互作调节机制及其在肠癌中的潜在作用,以期为硒用于预防或治疗肠道疾病提供新的思路和依据.     

miRNA调控昆虫与病毒互作的研究进展

miRNA是一类重要的非编码小分子RNA,可在转录后水平调控基因表达,参与并调控机体的生长发育、细胞分化、细胞凋亡、抗病毒、激素分泌、神经系统等重要生物过程。本文介绍了miRNA的合成途径及其生物学功能,并重点阐述miRNA在昆虫宿主与病毒互作中的调控作用:通过mRNA剪切或抑制靶标蛋白的翻译负调控靶标基因,实现基因沉默,调控约50%的蛋白质编码基因的表达,许多miRNA已被发现在人体和植物中参与调控病毒的复制侵染,因此也有可能控制害虫对病毒抗性的产生,恢复病毒对害虫的防控作用。最近有研究将害虫特异的miRNA转入植物,干扰昆虫蜕皮过程导致幼虫的死亡,作为Bt转基因作物的替代,成为抗虫基因工程的新选择。研究miRNA在昆虫对病毒抗性产生中的作用,将为昆虫抗病毒机制的研究提供新的思路,为害虫生物防治措施的应用及改进提供理论参考。     

肠道菌群与非编码RNA互作对疾病影响的研究进展

肠道菌群数量庞大,种类繁多,被认为是一个独立的器官系统,是人体生理和代谢稳态的重要组成部分,肠道菌群的稳态失调以及某些代谢产物的分泌已被证实可以参与人体多种疾病的发生发展。同样,非编码RNA（ncRNA)数量庞大,种类较多,主要包括微小RNA（miRNA)、长链RNA(lncRNA)、环状RNA(circRNA)。ncRNA早期因无蛋白质编码能力未引起重视,随着研究的深入,认识到了其对多种疾病都具有重要的调控作用,近些年获得了更多的关注。目前,多项研究揭示了肠道菌群-ncRNA互作对多种疾病的发生、发展、诊断、治疗等方面的影响,二者互作可能是未来疾病防治的重要突破口。本文就肠道菌群与ncRNA的互作对不同疾病的作用进行综述,以期为疾病的防治提供参考。     

肠道微生物与肠上皮细胞互作的免疫调节机制

人体肠道中寄居着数量众多、种类繁异的微生物,其在机体营养吸收、物质代谢以及免疫调节等方面发挥着积极作用,但肠道微生物(gut microbiota)群落结构失调或组织易位则与多种疾病的发生发展密切相关。肠上皮细胞(intestinal epithelial cells)作为机体直接接触众多肠道微生物的第一道屏障,在响应肠道微生物定植、调节肠道微生物群落结构以及维持肠黏膜屏障功能等方面发挥着至关重要的作用。本文将主要从肠黏膜免疫调控的角度,介绍肠道微生物与肠上皮细胞互作分子机制的最新研究进展。     

叶际微生物及其与外界互作的研究进展

叶际微生物及其生存环境共同形成了一个复杂的生态系统。建立在纯种分离和纯培养技术基础之上的传统研究方法只能了解其中部分叶际微生物,但对物种组成、种群结构和生态学作用等方面的认识都比较片面。近年来随着分子生物学和生物信息学的进步,人们对叶际微生物总群落的分析逐渐揭示了叶际微生物组成的多样性及其特点,以及与外界互相作用的复杂性。研究表明,植物种类、地理位置和季节差异等都不同程度地影响着叶际微生物群落的构成。本文综述了近年来国内外叶际微生物群落结构组成及其与外界互作方面的研究进展,有利于加深对叶际微生物的了解,也有助于深入理解叶际微生物与植物生长和植物病虫害防治的关联关系。     

微生物未甲基化CpG DNA对动物肠道的免疫调节作用

摘要:微生物未甲基化CpG DNA为富含未甲基化胞嘧啶-鸟嘌呤二核苷酸的DNA片段,能够被动物肠道细胞Toll样受体家族中的TLＲ9 受体(Toll-like receptor 9,TLR9)特异性识别。未甲基化CpG DNA作为一种动物肠道免疫刺激因子,不仅能够直接调节肠道固有免疫应答,同时还能间接介导肠道适应性免疫应答。未甲基化CpG DNA具有调节机体免疫应答作用的应用前景,成为免疫佐剂开发的研究热点。本文主要综述微生物未甲基化CpG DNA基本概念、受体TLR9的特征、调节动物肠道免疫作用及其信号机制,同时阐述了未甲基化CpG DNA作为免疫佐剂在实际中的应用,最后对微生物未甲基化CpG DNA研究与开发利用前景进行了展望。     

肠道微生物与血清素互作研究进展

肠道微生物在肠道稳态和大脑健康中发挥着举足轻重的作用.血清素是大脑的一种重要的单胺类神经递质,90％以上在结肠肠嗜铬细胞中由色氨酸代谢转化而来,在机体发挥广泛作用.近年来的研究表明,血清素对机体发挥的作用可能受到肠道微生物影响.肠道中某些微生物具有产生血清素的能力,同时,微生物群及其代谢产物(如丁酸)能通过影响色氨酸羟...     

影响微生物互作的重要基因研究进展：以大肠杆菌为例

微生物在自然界中广泛存在,微生物间的相互作用对群落结构和功能有重要影响。目前已经对微生物相互作用的机制给予了很大的关注,通过高通量测序技术和统计学分析方法的结合可以定位获得影响菌株互作的重要基因。为了深入研究微生物相互作用的遗传机制,本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为例,综述了与大肠杆菌运动性、耐药性、营养物质吸收和代谢调节相关的基因在互作条件下发挥的作用,并从这几个方面分别阐述了大肠杆菌互作遗传机制。总之,这些基因在大肠杆菌与其他微生物互作中发挥重要作用,同时增强了对细菌互作机制的理解,为今后研究更复杂的微生物群落互作遗传机制奠定了理论基础。     

鱼类肠道微生物与宿主免疫系统相互作用研究进展

鱼类肠道中存在大量微生物,对于维持宿主健康具有重要作用。鱼类免疫系统能够监视并调控肠道微生物组成,维持肠道菌群稳态。同时,鱼类肠道共生微生物调节鱼类免疫系统,抑制病原微生物的过度增殖,保证宿主的健康。本文回顾了鱼类肠道微生物与宿主免疫系统相互作用的研究进展,重点介绍了宿主免疫系统识别肠道微生物、塑造肠道菌群以及益生菌对宿主免疫和肠道菌群的调控等,提出了理想的益生菌应该来自动物自身胃肠道,生产中应谨慎选用非宿主来源的益生菌,以期为推动鱼类肠道功能微生物开发和应用提供理论支撑。     

昆虫肠道微生物稳态的调控机制

稳定的肠道微生物内环境是肠道微生物与肠道免疫反应相互作用的结果。在不断的进食过程中,昆虫肠道微生物种类和数量不断发生变化,肠道微生物与肠道上皮细胞之间形成了复杂的、动态的平衡机制。昆虫肠道上皮细胞可以感知有益和有害条件并利用免疫调控通路来实现微生物种群稳态的动态调节,例如双重氧化酶-活性氧(dual oxidase-reactive oxygen species, Duox-ROS)系统和免疫缺陷(immunodeficiency, Imd)信号通路可以感知肠道微生物数量变化并参与到肠道微生物稳态调节过程。除此之外,肠道微生物群也会通过群体感应(quorum sensing, QS)释放相应的效应因子来调节菌群行为,间接性起到稳态调节的作用。因此,本文综述了昆虫肠道中物理防御、免疫信号通路以及肠道微生物通过QS在昆虫肠道微生物稳态维持中的作用,加深对肠道组织与肠道微生物互作关系的认识。未来将继续对更多种类昆虫体内微生物的稳态调控机制及调控机制间的作用关系进行研究,并基于调控机制设计开发改变肠道微生物稳态的新型农药,为实现有效害虫防治提供新的靶标和思路。     

肠道菌群与宿主关系解析及肠道菌群调控/合成研究进展

肠道菌群和宿主健康之间有着密切的关系,其与宿主之间存在着复杂的相互作用,如菌群及其代谢产物与免疫系统的互作、脑-肠轴、肺-肠轴等.肠道菌群紊乱与多种疾病的发生和发展存在相关性,且部分微生物菌株与一些疾病的发生存在着因果关系.肠道菌群还会影响药物代谢,个体差异的肠道菌群使得不同个体对于同种药物的代谢具有很大差别;解析个体肠道菌群的状态及其与宿主之间的关系是实施个性化精准诊疗的重要环节.肠道菌群具有可塑性,通过饮食调控、益生菌/益生元/合生元补充、粪菌移植等干预手段可以使肠道菌群处于健康状态,应用肠道菌群编辑和合成肠道微生物组等新技术调控、合成肠道菌群的研究已有报道.目前,利用合成生物学等方法调控肠道菌群已成为改善和治疗疾病的有效方法之一.本文综述了肠道菌群与人体等宿主的相互作用、肠道菌群与部分疾病的相关性和因果性,以及通过肠道菌群调控改善人体健康状态的策略,展望了微生物组学和合成生物学在肠道菌群调控与合成方面的应用.     

微生物镉解毒机制及微生物-植物互作修复研究进展

镉(cadmium,Cd)是引起粮食减产的主要金属之一,具有高溶解性及高迁移性,易被植物吸收和积累。微生物长期在镉胁迫的条件下进化出一系列的镉解毒机制。微生物对镉的解毒包括抑制Cd(Ⅱ)的进入、促进Cd(Ⅱ)的外排,以及将进入胞内的Cd(Ⅱ)进行“扣押”。微生物的Cd(Ⅱ)钝化是通过细胞吸附和胞外沉淀将游离态的Cd(Ⅱ)进行钝化,这类微生物具有较强的土壤镉污染治理潜力。本文主要介绍微生物的镉解毒机制、微生物-微生物互作、微生物-植物互作机制及其在镉污染生物修复中应用的最新研究进展。     

基于微生物互作的共培养分离技术研究进展

自然条件下,微生物以一种复杂的群落形式生活,细胞周围充斥着由相邻细胞产生的各类代谢物,使各细胞间存在多样的互作形式,影响彼此的生长。不同种类的菌株共培养时,营养缺陷型菌株可以利用其他菌株产生的代谢产物进行生长;共培养还可以改变微环境、刺激菌株沉默基因的表达及改变菌株的生存状态。近年来,基于模拟菌株间的互作关系而发展起来的共培养技术逐步应用于未培养微生物的分离工作中,并被认为能有效提高未培养微生物的分离效率。结合已发表的相关文献资料,综合分析潜在共培养的类群多样性以及共培养分离技术的先进性与应用现状等,以期为微生物分离技术的发展及微生物资源的发掘提供参考。     

哺乳动物肠道微生物与碳水化合物的互作及其影响

肠道微生物具有调节宿主营养、免疫以及能量代谢等生理功能。饮食是影响哺乳动物的肠道微生物的一个重要因素。碳水化合物是哺乳动物食物能量的主要来源,因此研究肠道微生物与碳水化合物的代谢之间的关系及其影响具有重要意义。基于近年相关研究,本文从碳水化合物对肠道微生物组成的影响、肠道微生物对碳水化合物的代谢机制以及碳水化合物发酵产物短链脂肪酸对宿主的影响3个方面进行了综述。研究表明,肠道微生物可用于发酵的碳水化合物类型主要是抗性淀粉和非淀粉多糖;不同类型的碳水化合物会导致肠道菌群发生适应性变化;复杂多糖发酵产生的短链脂肪酸在调节宿主能量平衡和免疫应答方面发挥了重要作用。总结近年来相关研究,可加深对肠道菌群对宿主碳水化合物代谢贡献的理解,为哺乳动物机体健康状况的营养调控策略提供参考。     

苯丙氨酸在宿主和肠道微生物中的代谢研究进展

肠道微生物是宿主生理活动的重要参与者,与宿主的健康和疾病密切相关。研究表明,肠道微生物代谢产物是饮食诱导宿主－微生物相互作用的关键介质,这些代谢产物由微生物直接产生或由环境和宿主中相关分子的代谢转化产生。宿主和肠道微生物之间的化学对话是影响宿主生理的重要环节,对这些代谢途径和信号通路的研究可以进一步揭示微生物代谢与宿主的相互作用机制。芳香族氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸,是宿主－微生物相互作用的重要信号分子,在胃肠道和远隔器官中发挥着重要的调节作用。本文就苯丙氨酸与肠道微生物的最新研究进展进行综述,重点阐述苯丙氨酸在宿主和肠道微生物中的代谢情况。

     

金银花提取液通过改善肠道微生物和增强肠粘膜免疫促进宿主健康

金银花是一种传统的中药,具有清热解毒、抗炎补虚的功效,在营养保健、化妆品等行业应用广泛,阐明金银花的生物功效及作用机制有助于推动金银花产品开发和促进产业发展。本研究通过动物实验研究了水、金银花水提液、金银花醇提液及其主要成分绿原酸和木犀草苷对昆明小鼠肠道微生物和肠粘膜免疫因子的影响,实验发现,金银花提取液(水提,醇提)对肠道结构没有破坏作用,且它们能促进有益菌、抑制潜在致病菌的生长来改善肠道微生物,还可显著降低肠碱性磷酸酶活性,并通过调节分泌型免疫球蛋白SIg A的含量和细胞因子IFN-γ/IL-4来增强肠道免疫屏障,促进宿主健康。提取液中主要成分绿原酸、木犀草苷在改善肠道微生物和调节肠道免疫时发挥着不同的作用。