昆虫肠道微生物及其功能研究方法进展

昆虫是世界上种类最为丰富、分布最为广泛的动物类群,其肠道内栖息着复杂且多样的微生物。不同昆虫因肠道结构、肠道内环境、食性、龄期、外界环境不同,肠道内微生物组成与丰度也存在差异。肠道微生物主要通过垂直方向与水平方向在种群与个体间传播,对昆虫宿主营养代谢、生理行为、防御、解毒等诸多方面有重要影响;通过体外培养的方法可从培养基对昆虫肠道微生物进行分离,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)及16S rRNA基因测序技术等可迅速鉴定微生物;宏基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多种组学技术联合运用,使得肠道微生物鉴定与功能推测更为高效;体外试验、微生物补充、菌群移植、沉默微生物成员相关基因等试验方法使微生物功能验证更为准确;利用高温处理、溶菌酶处理、无菌饲养处理及抗生素处理等方式能清除肠道内的微生物群落,获得无菌昆虫用于功能验证试验,但当前使用最广的抗生素法在实际应用中仍存在一定局限;利用肠道微生物特性,通过共生菌基因工...     

肠道微生物菌株资源库的构建与应用开发

肠道微生物组在组成和功能上都具有极高的复杂性,大量基于免培养的微生物组学研究表明肠道菌群失调与多种疾病都存在密切关联,肠道菌群的稳态与宿主健康密切相关已是共识.同时,越来越多的研究者认识到,可培养微生物菌株资源是肠道微生物组研究从关联分析向功能验证、机理解析和应用开发方向深入发展的基础和保障.本文主要对近年来完成的一些...     

昆虫共生微生物：研究进展与展望

昆虫共生微生物是指与昆虫宿主建立持久互作关系的微生物,这些微生物分布于昆虫的体表、肠道、血腔或者细胞内,参与调节宿主昆虫的多种生理功能。昆虫-共生微生物互作研究涉及多个学科领域的交叉。深入研究昆虫共生微生物的功能及其与宿主的互作关系不仅有助于阐明重要的生命科学机理,还将为害虫治理和虫传病害的防控以及益虫的有效利用提供新的思路和方法。近年来,我国学者在昆虫微生物组研究领域取得显著进展,在多个研究方向取得重要成果。本文概述了国内外昆虫共生微生物研究的最新进展,介绍了本专辑论文的主要研究内容,并提出了值得关注的3个研究方向：(1)昆虫细胞内共生微生物的功能;(2)昆虫调控共生微生物丰度和传播的机制;(3)昆虫共生微生物的遗传改造和应用。     

非人灵长类肠道微生物研究进展与展望

肠道微生物组被誉为动物的“第二套基因组”,与动物的个体发育、营养获取、生理功能、免疫调节等重要活动密切相关。非人灵长类在生态位、社会结构、地理分布以及进化上与人类相近,开展其肠道微生物研究不仅有助于了解灵长类的生态、保护和进化,而且对深入了解肠道微生物在人类进化中所发挥的作用也具有重要的参考价值。本文总结了影响非人灵长类肠道微生物变化的因素,包括系统发育、觅食、栖息地破碎化、年龄和性别、圈养方式以及社群生活,并探讨了肠道微生物研究在非人灵长类生态、行为、保护以及适应性进化方面的应用。未来,非人灵长类肠道微生物研究将为灵长类生态、进化和人类健康的研究提供新的视角,为灵长类的保护提供新的理论基础和研究方法。     

白蚁肠道微生物

对近年来白蚁肠道微生物方面的研究成果作一综述,主要强调白蚁肠道中存在的原生动物、发酵性细菌、固氮菌、螺旋体、同型产乙酸细菌、产甲烷细菌和硫酸盐还原菌对白蚁消化木质纤维素类食物有着重要的作用。     

肠道共生微生物与健康和疾病

人体是个庞大的动态的微生物群落的天然寄居场所,人体的皮肤、口腔、消化道、呼吸道和生殖道等部位都寄生着大量的微生物.这些微生物与人体互惠互利,形成共生复合体.其中,肠道共生微生物与宿主的相关性及对宿主生理和病理状态的影响已经得到了很好的阐释.肠道共生微生物的主要功能是帮助宿主代谢,使得能量和可吸收的营养物质更好的被利用,为肠道上皮细胞提供营养,增强免疫功能,帮助寄主抵抗外来微生物的入侵.肠道菌群紊乱也是一些疾病的症状或诱发原因,比如肥胖、糖尿病和肠道炎症等.深入研究人类共生微生物与健康和疾病的关系,将为一些疾病的预防和治疗提供新的手段.     

一种提取小鼠肠道中活体微生物的方法

目的 建立一种有效的肠道微生物提取方法,用于基于培养方法研究肠道微生物.方法 研究NaCl溶液体积、内容物振荡时间、离心转速和高速离心次数对肠道微生物提取数量、质量及其活性的影响.结果 在盛有适量玻璃珠的三角瓶中,将肠道内容物与0.85％的NaCl溶液按质量体积比(g∶mL)不大于1∶10进行混合,120 r/min漩涡振荡30 min,500 r/min离心5 min去除沉淀,将上清液分装于EP管中12 000 r/mim高速离心1次,弃去上清,在EP管中加入0.85％ NaCl溶液进行漩涡振荡使菌体充分分散,即可得到提取完全、质量高的小鼠肠道微生物.结论 该方法能够提取足够多的肠道微生物,并且保持其活性.     

野生哺乳动物肠道微生物组研究进展与展望

动物肠道菌群与宿主在营养代谢、免疫、疾病等方面有密切的关系。鉴于肠道菌群的这种重要性,野生动物肠道菌群宏基因组学日益成为保护生物学的研究热点。本文主要综述了近年来野生哺乳动物肠道微生物组的若干最新研究进展,着眼于宿主食性适应、健康、宿主与微生物组的协同进化等若干重要问题,对食肉类、灵长类、有蹄类、有袋类、鲸类、啮齿类等几大比较受关注的动物类群分别进行了总结,以期为今后我国哺乳动物肠道微生物组的研究提供一些视角和方向,并为野生动物的保护提供新的理论基础及研究手段。     

白蚁肠道微生物研究方法概述

白蚁是木质纤维素的主要降解者,在森林生态系统碳氮循环过程中发挥着重要作用。白蚁肠道共生微生物主要包括原生生物、细菌、古菌和真菌。在白蚁对木质纤维素进行降解、发酵,从而产生乙酸、氢气和甲烷以及对氮的固定过程中,白蚁肠道共生微生物起着重要的作用。本文对白蚁肠道微生物的研究方法进行总结,概述了各种方法的优缺点,同时对肠道微生物的研究进展进行了总结,以期为白蚁肠道微生物的进一步研究和利用提供参考。     

单胃动物肠道微生物菌群与肠道免疫功能的相互作用

动物胃肠道栖息着大量的微生物,这些微生物及其代谢产物在营养、免疫等方面对宿主的健康有重要的意义。近年来研究发现肠道微生物与免疫系统间存在密切的交流和互作机制,尽管肠道共生菌具有定植抑制效应,但肠道微生物也可通过其特定组分刺激免疫细胞如Tregs细胞、Th17细胞的分化,肠道菌群的紊乱可能导致细菌移位、肠道屏障功能损伤,影响机体健康。宿主免疫系统可通过分泌多种免疫效应因子如MUC、sIgA、ITF、RegIIIγ、α-防御素等调节肠道微生物的分布和组成,调节肠道菌群的稳态。本文综述了单胃动物肠道微生物菌群的组成,深入探讨了肠道微生物菌群与动物肠道免疫功能之间的相互作用。     

人工辅助投食对滇金丝猴肠道微生物群落的影响

【背景】肠道菌群与宿主的消化吸收、免疫抵抗和行为等息息相关,并受宿主的饮食、生活环境等因素影响。【目的】人工辅助投食能增加野生动物的营养摄入,但对其肠道菌群影响的研究较少。【方法】以云南白马雪山国家级自然保护区内的野生和人工辅助投食滇金丝猴群的新鲜粪便为材料,通过高通量测序探究人工辅助投食对猴群肠道菌群的影响。【结果】人工辅助投食的猴群肠道菌群丰富度、均匀度及谱系多样性更高,并且个体间群落组成差异更小。通过多级物种差异判别分析(linear discriminant analysis effect size, LEfSe)分析发现,人工辅助投食对20种不同分类水平的细菌相对丰度有影响,包括提升了厚壁菌门(Firmicutes)等8种类群的相对丰度,降低了变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等12种类群的相对丰度。通过构建微生物相关网络发现,野生猴群肠道菌群网络结构更加复杂,鲁棒性更高。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)功能预测结果表明,人工辅助投食降低了猴群肠...     

动物及其肠道菌群的协同进化研究

动物自身合成一些关键营养物质的能力缺失,转而依赖体内的共生物来完成相应功能,如动物体内共生细菌能帮助宿主从食物中提取营养物质,并能合成一些关键代谢反应的化合物。结合国内外在动物及其肠道菌群的协同进化的研究进展,从三个方面进行了归纳:(1)动物及其肠道微生物组成与功能的协同进化研究;(2)动物行为与肠道微生物的关系;(3)共生肠道微生物在人类或动物自身消化食物、营养获取、健康和疾病方面发挥的重要作用。     

肠道微生物培养的研究进展及应用

肠道中栖居着组成复杂、功能多样的微生物群,这些微生物群在宿主免疫、营养吸收、代谢调节等方面发挥着重要作用。随着测序技术的快速发展,肠道微生物研究通过16S rRNA基因测序和宏基因组测序产生了大量的数据,其中许多未组装的序列成为微生物“暗物质”。近年来,不少研究利用多种不同微生物分离培养方法,结合高通量鉴定技术,从人、小鼠、猪肠道中分离了大量的微生物,丰富了菌株资源,为解析微生物“暗物质”以及后续肠道微生物功能和应用研究提供了基础和保障。尽管微生物的可培养性受到多种因素的影响,大部分微生物尚处于“未培养”的状态,但无论是病因研究还是生理和遗传特征的解析都离不开微生物实体资源的获取。肠道微生物的分离培养对微生物研究从关联分析向菌群功能验证、因果机制解析和功能菌株开发的深入研究具有重要意义。本文旨在探讨和综述影响微生物可培养性的因素,总结回顾肠道微生物的培养方法并阐述肠道微生物培养研究的进展,以期为肠道微生物培养研究提供新的视角。     

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...     

解决法医学问题的新工具：微生物群落

生物痕迹往往成为刑事侦查案件中的突破口,比如在涉及个人识别、嫌疑人追踪或者死亡时间(postmortem interval,PMI)等法医学问题上,生物源性证据往往发挥着至关重要的作用。目前,许多传统的法医学方法仍在沿用,但研究者们试图发现新的法医学工具,以此来弥补传统方法的不足或者为法医学实践增加新的思路和方法。得益于测序技术的发展,研究者们发现机体内外的微生物数量要远远超过细胞的数量,它们在地点溯源、个人识别、死亡时间的推断、生物犯罪及环境保护等方面均有着不小的应用价值。本文对这方面的研究进展进行了介绍。     

昆虫肠道的宏基因组学:微生物大数据的新疆界

微生物作为自然界中普遍存在的生命体,通常以"微生物群落"的形式共存。这些物种相互协作适应环境变化的同时,也对环境产生了长期而深刻的影响。随着人类对于微生物了解的深入,微生物群落基础研究及其在健康和环境等领域的应用研究日益重要。昆虫肠道内存在种类繁多、数量庞大的微生物,一方面,这些肠道微生物种群结构的多样性与昆虫种类、龄期、消化道形式、食物的来源、环境等都息息相关。另一方面,这些菌群也对宿主的一些生理活动有着一定的影响。随着高通量测序技术、组学技术的发展,昆虫肠道宏基因组大数据挖掘和应用已经成为研究热点,极大地推动人类微生物资源利用的能力。本文概述了昆虫肠道微生物宏基因组学的发展现状和发展趋势,特别是肠道宏基因组学大数据的挖掘工具和应用,以及现阶段昆虫肠道宏基因组学的研究进展、应用、优势和瓶颈,并对今后昆虫肠道微生物组大数据研究方向进行展望。     

Two distinct gut microbial pathways contribute to meta-organismal production of phenylacetylglutamine with links to cardiovascular disease

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Evaluation of five antibiotics on larval gut bacterial diversity of Plutella xylostella (Lepidoptera: Plutellidae)

Larvae of the diamondback moth, Plutella xylostella L. (Lepidoptera: Plutellidae), have rich microbial communities inhabiting the gut, and these bacteria contribute to the fitness of the pest. In this study we evaluated the effects of five antibiotics (rifampicin, ampicillin, tetracycline, streptomycin sulfate and chloramphenicol) on the gut bacterial diversity of P. xylostella larvae. We screened five different concentrations for each antibiotic in a leaf disc assay, and found that rifampicin and streptomycin sulfate at 3 mg/mL significantly reduced the diversity of the bacterial community, and some bacterial species could be rapidly eliminated. The number of gut bacteria in the rifampicin group and streptomycin sulfate group decreased more rapidly than the others. With the increase of antibiotic concentration, the removal efficiency was improved, whereas toxic effects became more apparent. All antibiotics reduced larval growth and development, and eventually caused high mortality, malformation of the prepupae, and hindered pupation and adult emergence. Among the five antibiotics, tetracycline was the most toxic and streptomycin sulfate was a relatively mild one. Some dominant bacteria were not affected by feeding antibiotics alone. Denaturing gradient gel electrophoresis graph showed that the most abundant and diverse bacteria in P. xylostella larval gut appeared in the cabbage feeding group, and diet change and antibiotics intake influenced gut flora abundance. Species diversity was significantly reduced in the artificial diet and antibiotics treatment groups. After feeding on the artificial diet with rifampicin, streptomycin sulfate and their mixture for 10 days, larval gut bacteria could not be completely removed as detected with the agarose gel electrophoresis method.