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相似文献
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1.
段云峰  朱宝利 《生物工程学报》2020,36(12):2511-2515
微生物是人体、动植物、土壤、沉积物、水体、空气等生境中最重要的生命体。对这些生境中微生物的分析已经成为一项基础的研究技术。微生物组测序与分析作为近年来快速发展的技术,已经在人类健康、环境污染治理、食品工业以及农牧业等领域得到了广泛应用。为了梳理和总结微生物组测序与分析技术的现状、发展状况和应用前景,本专题收录了16篇本领域的论文,分别从样本保存和处理、单菌基因组测序与分析、特殊生境中的微生物组特征分析、微生物组相关数据库和算法以及微生物组测序与分析专家共识等方面,详细介绍了微生物组测序与分析领域的发展态势,为推动我国微生物组测序与分析产业和科研的快速发展、促进微生物组相关产业的良性发展提供必要的参考。  相似文献   

2.
目的以恒河猴幼猴为模型,采用16S rRNA宏基因组方法探讨十二指肠、盲肠、直肠的菌群组成。方法收集4例健康幼猴十二指肠、盲肠、直肠样本,提取细菌总DNA,采用新一代高通量测序技术对16S rRNA基因的V3-V4高变区测序,分析比较菌群结构及多样性。结果 (1)门水平各肠段微生物优势菌群主要为硬壁菌门、变形菌门及拟杆菌门,在各肠段中的占比总和超过88%;(2)属水平,十二指肠中以芽胞杆菌属等为优势菌属,盲肠中以螺杆菌属、颤杆菌属、孢杆菌属等为优势菌属,直肠中以乳酸菌属、链球菌属、颤杆菌属等为优势菌属;(3)各肠段微生物功能差异较大,十二指肠主要承担营养物质的消化吸收,盲肠主要承担细胞及遗传物质的合成,直肠主要承担调节机体免疫力、抗感染等功能。结论各肠段菌群组成差异较大;各肠段细菌功能差异较大,且与其生理功能有一定关联;在肠道菌群研究中,应充分考虑粪便样品微生物的组成是否能够完全代表肠道微生物的组成。  相似文献   

3.
近年来,各国政府、高校、企业和公众高度关注人类微生物组与健康研究,旨在全面系统地解析微生物组的结构和功能,以及生理调控机制,为解决健康问题提供新思路,相关研究带动了人类微生物组行业内益生菌、益生元类保健食品和膳食补充剂、粪菌移植产业的发展,也催生了微生物组检测及健康指导、微生态药物产业的崛起。通过梳理全球人类微生物组产业现状,分析相关产业发展面临的主要瓶颈及未来发展方向,并针对中国人类微生物组产业提出了具体的发展建议。  相似文献   

4.
人类口腔微生物组学研究:现状、挑战及机遇   总被引:2,自引:1,他引:2  
全球超过一半的人口患有口腔疾病,其医护费用与全球十大常见死亡病因的花费相当,而且口腔感染与早产、动脉粥样硬化、肝硬化、糖尿病、阿尔茨海默病等全身性或慢性疾病显著相关,因此,口腔微生物组一直是人类微生物组计划的主要研究对象之一。与人体其他部位比较,口腔微生物组研究具有取样快捷、宿主反应表征方便、干预手段直接有效等特点;同时,超过65%的口腔细菌类群已可培养,诸多代表性菌株的全基因组信息已破译。因此口腔微生物组在菌群内部调控网络及其与宿主互作机制、局部感染对远隔器官的影响机制、以及基于菌群的慢病早期预警等微生物组研究核心科学问题上具备作为模式研究体系与技术示范对象的重要优势。本文在分析口腔微生物组学国际、国内研究现状的基础上,建议尽快启动中国人口腔微生物组计划(China human oral microbiome project,CHOMP),通过产学研协同攻关,开拓基于口腔菌群的口腔及全身系统性疾病的个体化预防、诊断及治疗策略。  相似文献   

5.
李玉姣  钱飞  王丹  田宇 《微生物学通报》2021,48(11):4250-4260
宏基因组是指环境中所有微生物的遗传物质总和。宏基因组学技术可以最大限度地利用环境中的微生物资源,受到了国内外微生物研究者的重点关注。口腔中寄居着大量的微生物群落,以往对口腔疾病微生物的研究大多局限于单纯的细菌培养技术,然而,由于培养技术的局限性,部分微生物很难或根本不能培养,宏基因组学技术打破了这一局限性,帮助人类发掘更丰富的口腔微生物资源。最近,以宏基因组学测序为基础的研究描绘出了口腔生态系统的图谱,越来越多的实验证明口腔微生物组在各种口腔疾病甚至全身系统性疾病中的重要作用。同时,这也为基于人类微生物组的诊断和治疗开辟了新的途径。本综述旨在说明宏基因组学是研究人类口腔疾病及全身疾病相关微生物的得力工具,而且具有广阔的发展前景,同时也讨论了宏基因组学在应用中有待克服的局限性。  相似文献   

6.
在过去的十几年,微生物组相关研究和应用持续升温。微生物组逐渐成为生命科学、环境科学和医学等领域的研究焦点。与此同时,全球多个国家和组织也都积极发起各自的微生物组计划,进行多方面的布局,力争在这一具有广阔前景的领域获得战略地位。此外,无论是科研还是产业应用已经迎来了研究高潮和投融资热潮,微生物组相关产品和服务也不断出现。然而,行业在快速发展的同时,也存在一些不足。由于微生物组测序和分析相关技术和方法发展迅速,各国研究和应用尚未在技术、方案和数据等标准上达成统一,国内行业参与者对微生物组也存在认识不足,对微生物组相关新方法、新技术、新理论等还未能充分掌握和使用。除此之外,已有的一些标准和指南,内容过于简单,实操性也不足,这不仅给科研数据的整合造成了困难和资源浪费,还给相关企业进行不良竞争、以次充好提供了机会。更重要的是,我国尚缺乏微生物组相关的国家标准,国家微生物组计划仍处于筹备过程。在此背景下,中国生物工程学会、中国科学院微生物研究所于2019年6月至2020年3月,共同设立了"微生物组测序与分析专家共识"专项研究课题。中国生物工程学会组织了微生物组相关领域的27位专家以及来自行业内的3...  相似文献   

7.
污泥厌氧消化是在消化污泥微生物组的协调下将剩余污泥中有机物转化为甲烷的微生物过程。与传统厌氧消化过程不同,污泥厌氧消化系统的进料底物为含有大量微生物细胞及胞外多聚物等复杂大分子有机物的剩余污泥。因此,厌氧消化污泥微生物组的种群组成、功能及种群间互作关系等异常复杂,使厌氧消化污泥微生物组分析成为难点问题。但近年来高通量测序技术及生物信息学分析方法的快速发展为消化污泥微生物组研究提供了契机,并迅速推动了该研究领域的发展。本文从4个方面梳理、总结厌氧消化污泥微生物组的研究及应用现状:剩余活性污泥结构、组成及其厌氧消化;基于16SrRNA基因序列测序的微生物组研究;基于宏基因组及宏转录组分析的微生物组研究;厌氧消化污泥微生物组研究案例分析。最后我们提出了厌氧消化污泥微生物组研究亟待解决的关键科学问题。  相似文献   

8.
目的

探讨慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者肠道微生物组成、丰度及差异基因功能变化。

方法

收集我院呼吸科10例确诊COPD患者(COPD组)和10例对照受试者(对照组)粪便样品进行宏基因组高通量测序分析。

结果

PCA分析组间比较发现2组研究对象粪便样品微生物群落差异大,具有可比性。物种组成分析显示:对照组粪便样品中高度富集的菌科主要包括毛螺菌科、理研菌科、韦荣球菌科、优杆菌科、臭杆菌科、氨基酸球菌科、乳杆菌科等,属层面富集的主要包括罗斯菌属、胃瘤球菌属、小杆菌属、真杆菌属、拟杆菌属、粪球菌属、双歧杆菌属等;COPD组粪便样品富集菌群主要包括紫单胞菌科、Selenomonadaceae、巨单胞菌属和韦荣球菌属。物种多样性分析与对照组相比,COPD组多样性更低,差异有统计学意义(W = 87,P = 0.0039)。物种相关性网络图分析显示与其他门类菌群相比,拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门与其他物种的关联性最强(size = 52.07、18.87、14.01)。组间差异基因进行GO功能显著性富集分析,差异基因均富集在如细胞学过程、刺激应答、生物学黏附及调节、代谢过程及信号通路等。KEGG功能显著性富集分析显示差异基因主要富集途径包括代谢途径、次生代谢物合成、淀粉和蔗糖的合成、抗生素的合成等。

结论

COPD患者肠道内存在菌群及基因功能失调。

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9.
人体肠道共生着数以万亿计的微生物,肠道微生物在维持宿主正常生理功能中发挥重要作用,其成分和功能变化可导致严重的肠道和全身性疾病。以新一代测序技术和生物信息学分析为基础的元基因组学研究不仅极大地推动了对人类肠道微生物的整体认识,还加深了对肠道微生物代谢产物促进人类健康机理的理解,为肠道炎症、代谢性疾病和癌症等人类疾病的诊断与治疗提供了新思路。就肠道微生物元基因组学与肠道相关疾病的研究进展作一综述。  相似文献   

10.
为深入了解海南东寨港红树林生态系统微生物多样性及其在氮、磷、硫等代谢循环中的功能特点,本研究采用宏基因组测序,从物种注释与丰度、群落功能及多样性指数等角度,分析红树林淤泥和水体生境中微生物群落结构及生态功能的特异性。结果显示,在淤泥中检测到53个门、909个属的微生物类群,有3个占比超过1%的优势门类,其中变形杆菌门为83.78%,处于绝对优势,其下的12个优势属全部来自变形杆菌门;不动杆菌属是聚磷微生物的主要类群,其在淤泥中含量是水体的107.7倍,硫氧化单胞菌属、脱硫杆菌属是硫化物代谢的主要菌属,主要存在于淤泥生境当中。在水体中检测到64个门、1 522个属,包括13个优势门类、7个优势属;Nitrospinae和硝化螺旋菌门是亚硝酸盐氧化代谢的关键类群,两者在水体中占比分别是淤泥中的28.1倍和6.8倍。多样性评估得知,水体样品中的Shannon Wiener指数和Simpson指数均高于淤泥样品,两样品在属分类学单元上的Simpson指数趋近于1,表明红树林生态系统具有非常高的微生物多样性,水体生境的微生物多样性高于淤泥;亚硝酸盐的微生物代谢循环主要发生在水体生境中,微生物对磷的富集作用和硫化合物的氧化还原代谢主要发生在淤泥生境中。本研究有助于认识东寨港红树林湿地生境中的微生物资源状况,为保护红树林生态系统和开发利用其中的微生物资源提供依据。  相似文献   

11.
The oral cavity of each person is home to hundreds of bacterial species. While taxa for oral diseases have been studied using culture-based characterization as well as amplicon sequencing,metagenomic and genomic information remains scarce compared to the fecal microbiome. Here,using metagenomic shotgun data for 3346 oral metagenomic samples together with 808 published samples, we obtain 56,213 metagenome-assembled genomes(MAGs), and more than 64% of the3589 species-level genome bins(SGBs) contai...  相似文献   

12.
Recent developments in sequencing methods and bioinformatics analysis tools have greatly enabled the culture-independent analysis of complex microbial communities associated with environmental samples, plants, and animals. This has led to a spectacular increase in the number of studies on both membership and functionalities of these hitherto invisible worlds, in particular those of the human microbiome. The wide variety in available microbiome tools and platforms can be overwhelming, and making sound conclusions from scientific research can be challenging. Here, I will review 1) the methodological and analytic hoops a good microbiome study has to jump through, including DNA extraction and choice of bioinformatics tools, 2) the hopes this field has generated for diseases such as autism and inflammatory bowel diseases, and 3) some of the hypes that it has created, e.g., by confusing correlation and causation, and the recent pseudoscientific commercialization of microbiome research.  相似文献   

13.
The Human Intestinal Microbiome: A New Frontier of Human Biology   总被引:2,自引:0,他引:2  
To analyze the vast number and variety of microorganisms inhabitingthe human intestine, emerging metagenomic technologies are extremelypowerful. The intestinal microbes are taxonomically complexand constitute an ecologically dynamic community (microbiota)that has long been believed to possess a strong impact on humanphysiology. Furthermore, they are heavily involved in the maturationand proliferation of human intestinal cells, helping to maintaintheir homeostasis and can be causative of various diseases,such as inflammatory bowel disease and obesity. A simplifiedanimal model system has provided the mechanistic basis for themolecular interactions that occur at the interface between suchmicrobes and host intestinal epithelia. Through metagenomicanalysis, it is now possible to comprehensively explore thegenetic nature of the intestinal microbiome, the mutually interactingsystem comprising the host cells and the residing microbialcommunity. The human microbiome project was recently launchedas an international collaborative research effort to furtherpromote this newly developing field and to pave the way to anew frontier of human biology, which will provide new strategiesfor the maintenance of human health.  相似文献   

14.
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。  相似文献   

15.
The human ocular surface, consisting of the cornea and conjunctiva, is colonized by an expansive, diverse microbial community. Molecular-based methods, such as 16S rRNA sequencing, has allowed for more comprehensive and precise identification of the species composition of the ocular surface microbiota compared to traditional culture-based methods. Evidence suggests that the normal microbiota plays a protective immunological role in preventing the proliferation of pathogenic species and thus, alterations in the homeostatic microbiome may be linked to ophthalmic pathologies. Further investigation of the ocular surface microbiome, as well as the microbiome of other areas of the body such as the oral mucosa and gut, and their role in the pathophysiology of diseases is a significant, emerging field of research, and may someday enable the development of novel probiotic approaches for the treatment and prevention of ophthalmic diseases.  相似文献   

16.
Most discussions of human microbiome research have focused on bacterial investigations and findings. Our target is to understand how human eukaryotic microbiome research is developing, its potential distinctiveness, and how problems can be addressed. We start with an overview of the entire eukaryotic microbiome literature (578 papers), show tendencies in the human‐based microbiome literature, and then compare the eukaryotic field to more developed human bacterial microbiome research. We are particularly concerned with problems of interpretation that are already apparent in human bacterial microbiome research (e.g. disease causality, probiotic interventions, evolutionary claims). We show where each field converges and diverges, and what this might mean for progress in human eukaryotic microbiome research. Our analysis then makes constructive suggestions for the future of the field.  相似文献   

17.
The sequencing of the human genome has driven the study of human biology in a significant way and enabled the genome-wide study to elucidate the molecular basis of complex human diseases. Recently, the role of microbiota on human physiology and health has received much attention. The influence of gut microbiome (the collective genomes of the gut microbiota) in obesity has been demonstrated, which may pave the way for new prophylactic and therapeutic strategies such as bacteriotherapy. The significance and recent understandings in the area of “human microbiomics” are discussed here.  相似文献   

18.
大豆异黄酮是一种年销量很大、市场普及率较高的保健品。具有抗氧化、抗肿瘤等功能,对延缓女性衰老和改善更年期综合征有很好效果。但研究表明,大豆异黄酮的保健功能主要归功于其肠道代谢产物S-雌马酚。S-雌马酚是豆类食品在肠道内经特定微生物代谢后产生的一种高度稳定小分子,其与雌激素的结构和功能高度相似,能与β-雌激素(ER-β)受体结合。具有防治更年期综合征、心血管疾病和多种雌素依赖性癌症的功能。到目前为止,雌马酚的功能及其与人类健康之间的关系还有待进一步研究。本文结合国内外最新研究进展,着重介绍雌马酚的生理功能及其与各类疾病的研究进展,展望雌马酚在各类疾病防治中可能发挥的重要作用。  相似文献   

19.
Four Lactobacillus species, namely L. crispatus, L. iners, L. gasseri, and L. jensenii, commonly dominate the vaginal communities of most reproductive-age women. It is unclear why these particular species, and not others, are so prevalent. Historically, estrogen-induced glycogen production by the vaginal epithelium has been proffered as being key to supporting the proliferation of vaginal lactobacilli. However, the ‘fly in the ointment’ (that has been largely ignored) is that the species of Lactobacillus commonly found in the human vagina cannot directly metabolize glycogen. It would appear that this riddle has been solved as studies have demonstrated that vaginal lactobacilli can metabolize the products of glycogen depolymerization by α-amylase, and fortunately, amylase activity is found in vaginal secretions. These amylases are presumed to be host-derived, but we suggest that other bacterial populations in vaginal communities could also be sources of amylase in addition to (or instead of) the host. Here we briefly review what is known about human vaginal bacterial communities and discuss how glycogen-derived resources and resource competition might shape the composition and structure of these communities.  相似文献   

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