微生物与其他生物的共生效应、作用机制和应用前景

生物自起源开始就与其他生物建立共生体系、营共生生活、共同发挥生理生态作用,并一直协同进化至今。微生物通过与其他生物的共生,在人类健康与发展、动物健康与生长发育、植物健康与生长发育、土壤健康与土壤肥力、环境与食品安全、生物多样性保持与生态平衡、生物的遗传与进化等方面发挥众多生理生态作用。共生微生物通过直接合成激素和抗生素等次生代谢物质、调控植物相关基因表达和调节其他生物的群落结构等作用机制来发挥其功能,在医药与健康、农林牧渔业可持续生产与发展、食品加工与储藏、生态环保与生物多样性保护等方面具有十分广阔的应用前景。     

南极海洋生物肠道微生物研究进展

生物的胃肠道微生物数量众多,各种菌群之间互相制约,与宿主共同进化。南大洋作为一个巨大的生物资源库,繁衍生存着大量的生物,其生活环境的多样性及特殊性,使得其胃肠道微生物较为特殊,肠道微生物群落也进化到适应宿主的各种营养生活方式。从不同营养级具有代表性的南极海洋生物出发,以南极磷虾,鱼类,企鹅,海豹为主线,综述这些生物胃肠道微生物的研究概况以及相关研究方法的优势与局限性,以期揭示肠道微生物与宿主的关系,为更加有效开发利用微生物资源提供借鉴。     

环境中污染物降解基因的水平转移(HGT)及其在生物修复中的作用

水平基因转移是不同于垂直基因转移的遗传物质的交流方式.在污染环境这一特异生态环境中,降解基因的水平转移有着独特的功能与作用.研究环境中污染物降解基因在微生物间的水平转移,更深入地了解微生物种群适应污染环境的机理,对于评价污染物的环境毒理、生物可降解性以及污染环境的可修复潜力具有重要参考价值.在污染物生物修复实践中,可以通过调控降解基因的水平转移,增强污染环境中微生物的降解能力,更有效地发挥生物修复作用.文章将对环境中细菌间基因交流的机制,污染物降解基因的水平转移对微生物适应污染环境的机理、水平基因转移对代谢途径的进化及其对污染物生物修复作用的影响等方面的研究进展做一综述.     

微生物多样性研究进展与展望

微生物是地球上出现最早、分布最广、多样性最为丰富的生物类群。在地球演化三十多亿年的历史长河中,微生物不断适应和改变着不同时期的地球环境,与地球环境共进化。微生物微小的个体和长期的进化,使它们形成了极高的多样性,可以适应几乎任     

基于微生物模型的合作行为进化研究进展

生物间的合作行为如何在自然选择过程中显示出对欺骗者的优势,一直以来都是进化生物学上的经典问题。实验室构建的具有合作行为的微生物种群是研究这一问题的良好素材。本文综述了几种基于微生物模型的合作行为进化理论,如亲缘选择理论、辛普森悖论、竞争抑制理论、进化博弈理论等,对其中涉及到的微生物模型进行介绍和评价,并展望其研究前景。     

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。     

微生物对低温极端环境适应性的研究进展

嗜冷微生物是地球寒冷环境中最主要的生物类群,并且是驱动全球生物地球化学循环的关键环节。嗜冷微生物在适应策略上显示出应对多种极端环境因素的巨大潜力,研究其适应和进化机制有助于更好地理解微生物与环境之间相互作用过程,并有效利用极端环境微生物资源。近年来,随着分子生物学和基因组学技术的高速发展,对微生物适应寒冷环境的机制及嗜冷微生物在指示气候变化和工农业应用方面均有一系列的突破。在此,本文将从基因组的GC含量、蛋白质稳定性、转录翻译调控、细胞膜流动性、渗透压调节、抗氧化损失和基因组适应性进化等方面总结当前在微生物适应低温环境机制上所取得的进展,并展望低温环境微生物在指示气候变化和工农业应用中的前景。     

基于工业环境扰动的微生物适应性进化

合成生物学技术的快速发展极大提升了微生物细胞工厂的构建能力,为化学品的绿色高效生产提供了重要策略。然而,微生物细胞难以耐受高强度工业环境、抗逆性差,成为了限制其生产性能的关键因素。适应性进化是一种人为施加定向选择压力,使微生物经过长期或短期驯化,获得适应特定环境的表型或生理性能的重要方法。近年来,随着微流控、生物传感器、组学分析等技术的发展,适应性进化为提升微生物细胞在工业环境下的生产性能奠定了基础。本文论述了适应性进化的关键技术及在提高微生物细胞工厂环境耐受性和生产效率方面的重要应用,并展望了适应性进化实现微生物细胞工厂在工业环境下高效运行的重要前景。     

从微生物角度看生物进化

物种起源的中心内容是物种进化和自然选择。前者说明现存的生物物种具有共同祖先,生物的类型不是一成不变的,而是新种不断产生,旧种不断绝灭。后者说明生物具高度生殖率,必须在有限的生存条件中为生存而斗争,斗争结果能留存者为少数,那些具有利于选择的变异个体会有较多生存的机会,而具不利于选择的变异个体则受淘汰,亦即自然选择。通过放射性元素计时技术,已经相当肯定地球上原核生物的出现大约是在3.5—4.0×10~9年以前,在这漫长生物进化途径中,它们无疑是处在进化阶梯的最底层,研究微生物的进化以及利用微生物作模型来阐明生物进化可能的原因是很有意义的问题。     

嗜热真菌的分类研究概况

1嗜热真菌的概念作为环境中基本的、限制性的物理因素之一,温度对生物在地球表面的生存及分布起着非常重要的、甚至是决定性的作用。真菌象其它微生物种群一样,在其数千万年的进化历程中,对不同的温度范围有     

保护龟鳖类动物物种多样性势在必行

生物多样性是指地球上存在的各种各样的动物、植物、微生物资源,它也包括生物体内拥有的遗传物质,即基因,以及生物之间形成的生态复合体。生物多样性是人类赖以生存和发展的基本物质基础。人类在地球上出现之前的漫长的岁月里,地球上的生物发生了翻天覆地的大变化:鱼类进化为两栖动物,两栖动物又进化为爬行类动物,生物的活动范围从水中扩展到干燥的陆地,还有一些爬行类动物进化为飞鸟。由于优胜劣汰的自然规律,一些看起来弱小的生物,在生存竞争中存活下来并成为自然界的霸主。龟鳖是地球上最古老的动物之一,距今已有两亿多年历史了。它是动…     

基于16S rDNA的系统发育分析在微生物进化关系中的应用

系统发育树的构建是现代生命科学研究中的重要技术,是分析未知菌种与其他菌种的亲缘关系,为进一步了解生物的进化关系的重要依据。对系统发育树的构建进行了详细的介绍。并对其在微生物进化研究中的具体应用进行了阐述。     

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。     

“细菌”的教学

微生物的构造和功能这一节教材,是在植物和动物的构造和功能二节之后讲的。这一节中,把微生物列为专节讲述,是因为微生物与人类生活、工农业生产有着密切的关系。因此在这一节前言中,就明确了“微生物不是单独的一大类”。这样,学生对微生物在生物分类和进化的历程上的位置,就易于理解了。     

天然免疫分子及其进化趋势

识别和抗御微生物感染是多细胞生物的本能。在进化关系很远的生物中,如人类和果蝇,甚至植物,都存在这种天然免疫识别和防御机能,表明许多宿主防御基因及其产物具有共同的古老的起源,但又存在结构和功能的多样性。本文描述了一些哺乳动物和昆虫中有关于免疫识别的蛋白并调查了其同系物的进化分布情况。分析证实了哺乳动物和昆虫的天然免疫系统重要结构和功能的多样性,列举了一些关于蛋白进化趋势的例子。     

微生物被膜(Biofilm)的社会学特征

微生物被膜(biofilm)是一类具有高复杂性和高自组织特性的生物结构,由多种微生物(细菌、古菌、藻类、微小真核生物)和生物基质(多糖、蛋白、脂肪酸等)组成,具有特定的组织结构和生态学功能,在微生物定殖、生态位构建和环境适应性上具有重要作用.许多微生物行为,如病原感染、毒素产生、耐药能力、生物污损以及管网堵塞等都与微生物被膜的存在有关.这些事件的形成充斥着多样化的微生物行为,包括信号交流,合作/竞争、劳动分工以及逆境环境下的"菌工智能"等.这些特征越来越多地显示出Biofilm的社会学特性,而这一特性也提供了深入认识Biofilm的新视角.据此,以Biofilm的3D结构为基础,以膜内的通讯语言、协作方式,以及智能化的抗逆表现(环境应激、协同进化)为重点来阐述它的社会学特征,以期更好地认识Biofilm的属性,加深对微生物社会学的认识.     

真菌次生代谢产物多样性及其潜在应用价值

从生物间的协同进化和微生物次生代谢产物的功能意义原理出发,本文侧重介绍了与植物和昆虫密切相关的一些真菌及其次生代谢产物在医药和农用新药物开发应用中的潜在价值。     

RNAi抗病毒感染的研究进展

RNAi是双链RNA在细胞内诱导产生的转录后基因沉默现象。它广泛存在于多种生物体内,是宿主细胞防御微生物感染的进化机制。近年来,RNAi的研究日渐深入,尤其是RNAi的抗病毒作用倍受关注,其研究也取得了显著成绩。本文概述了RNAi的抗病毒机制以及RNAi在抗病毒感染中的应用等方面的研究进展。     

基因强化在难降解污染物生物处理和修复中的应用

基因强化通过强化降解基因在土著菌群中的水平迁移和传播, 促进土著降解菌群的进化, 改善基因工程菌生物强化作用的稳定性, 提高难降解污染物的生物去除效果。介绍了基因强化的原理-微生物群落内水平基因迁移, 讨论了基因载体、细胞接触条件和环境条件等影响基因强化的因素, 综述了目前基因强化在土壤生物修复和废水生物处理中的应用现状, 并提出了基因强化中存在的问题。     

基因强化在难降解污染物生物处理和修复中的应用

基因强化通过强化降解基因在土著菌群中的水平迁移和传播,促进土著降解菌群的进化,改善基因工程菌生物强化作用的稳定性,提高难降解污染物的生物去除效果.介绍了基因强化的原理-微生物群落内水平基因迁移,讨论了基因载体、细胞接触条件和环境条件等影响基因强化的因素,综述了目前基因强化在土壤生物修复和废水生物处理中的应用现状,并提出了基因强化中存在的问题.