微生物代谢国家重点实验室

正微生物代谢国家重点实验室(上海交通大学)于2011年获科技部批准建设。实验室面向微生物代谢科学前沿和产业重大需求,探索微生物合成与分解代谢的机理,揭示微生物代谢活动的生理功能、调节网络和互作方式,力求科学探索微生物细胞工厂的内在驱动力,服     

微生物代谢国家重点实验室

<正>微生物代谢国家重点实验室(上海交通大学)于2011年获科技部批准建设。实验室面向微生物代谢科学前沿和产业重大需求,探索微生物合成与分解代谢的机理,揭示微生物代谢活动的生理功能、调节网络和互作方式,力求科学探索微生物细胞工厂的内在驱动力,服     

分解代谢质粒

天然的与合成的有机化合物的循环很大程度上依赖于细菌和真菌各种分解代谢活性。一些复杂的代谢途径,其中许多是微生物所独有的。通过它降解各类不同的化合物,多年来的研究证明,这些代谢途径是微生物生物化学家的最丰富的领域。这种降解     

分解代谢质粒

天然的与合成的有机化合物的循环很大程度上依赖于细菌和真菌各种分解代谢活性。一些复杂的代谢途径,其中许多是微生物所独有的。通过它降解各类不同的化合物,多年来的研究证明,这些代谢途径是微生物生物化学家的最丰富的领域。这种降解     

肠道共生微生物脂质代谢物的黏膜免疫调节功能与机制

机体的肠道黏膜表面存在着大量与宿主免疫系统互作的共生微生物,其所编码的代谢通路可产生多种具有免疫调节活性的小分子物质。膳食脂肪可经脂解作用形成游离脂肪酸,并在肠道胆汁酸的协助下作为必需营养元素被机体所吸收利用。与此同时,肠道共生微生物既可将宿主来源的胆汁酸转化为多种脱结合胆汁酸或次级胆汁酸,也可将部分膳食来源的长链不饱和脂肪酸代谢为多种异构衍生物。目前,关于肠道共生微生物介导的脂质代谢网络调控宿主黏膜免疫系统发育、成熟与功能的研究方兴未艾。结合该实验室的相关研究,该文将对共生微生物脂质代谢物与肠道黏膜免疫互作机制的前沿进展进行综述与讨论。     

地下水脱卤过程中的微生物种间代谢互作：提高原位氯代烯烃厌氧脱氯效能的有效途径

有机卤呼吸细菌(organohalide-respiring bacteria, OHRB)在氯代烯烃污染地下水的原位生物修复中扮演着关键性的角色,提高其丰度及活性对氯代烯烃的完全去除具有重要意义。在实际环境中,有机卤呼吸细菌往往与多种微生物共存,微生物种间代谢互作现象十分普遍,有机污染物的完全无害化往往需要通过微生物菌群的协同代谢作用来实现。因此,本文围绕微生物种间代谢互作进行综述,对目前获得的脱氯微生物菌种资源及脱氯机理进行了回顾,重点阐述了专性OHRB、非专性OHRB和非OHRB的种间代谢互作行为及机制,并提出以种间代谢互作为指导进行合成微生物群落的构建来有效提高氯代烯烃厌氧生物降解效率,为实现环境氯代烯烃类有机污染物的快速、彻底无害化提供理论指导。     

microRNA 对宿主和肠道微生物互作的调控

摘要:肠道内环境是宿主和肠道微生物菌群互作的结果,肠道菌群一方面通过抗原物质调节肠道组织的免疫稳定,另一方面,肠道菌群参与糖、脂、蛋白质代谢,产生的代谢产物能够调控细菌营养代谢、群体结构和肠道组织的营养吸收等。microRNA是宿主细胞内调控基因表达的重要因子,肠道微生物菌群不仅调控宿主mRNA的转录,同时也影响某些基因的转录后修饰。研究表明,肠道菌群通过与宿主肠道组织互作,调节肠上皮组织内某些参与炎症应答和屏障功能的microRNA 的表达。本文介绍了肠道微生物与宿主互作的基本内容,对microRNA在肠道微生物与宿主互作和肠道健康中的调节进行综述。     

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。     

肠道微生物群与药物相互作用的研究进展

药物的代谢是机体对药物处置过程的关键步骤,而肠道作为机体中重要的微生态系统,其在药物代谢方面的作用至关重要。肠道微生物群能够对各种药物等外源化合物进行生物转化、积累,并改变这些物质的活性和毒性,从而影响宿主机体对它们的反应。肠道微生物群与药物之间的相互作用相当复杂,亟待更多更加深入、全面的发掘和研究。近年来,随着人们对肠道微生物群代谢及其与药物互作关系,肠道菌-宿主共代谢认知的不断深化,越来越多的研究表明肠道微生物在药代动力学中扮演重要角色。本文通过调研、整理、归纳和总结国内外相关文献资料,对机体肠道微生物的分类、功能,几种常用药物对肠道微生物的影响以及肠道菌群对药物的代谢作用效果与几个主要的机制进行了梳理和综述,并讨论了微生物和药物之间的双向互作。有利于增进对微生物群影响药物疗效及其代谢途径和机制的了解,提高调控肠道微生物改善治疗的可能性,为指导临床合理用药、精准用药、个体化治疗、药物的评价和新药研发等提供科学参考。     

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。     

甾类化合物微生物转化与分解代谢机制研究进展

甾类化合物具有重要的生理医药作用,市场需求巨大。甾类化合物及其关键甾类药物通过微生物转化制备工艺较化学合成法具有区域立体选择性、减少合成步骤、缩短生产周期、提高收率以及生态友好等优点逐步被应用,然而甾类物质微生物分解代谢机制还有待进一步深入探索研究并确定。本文从甾类化合物结构种类与主要来源、生理功能、微生物转化与分解代谢机制的研究等方面进行了归纳,着重解析甾类化合物分解代谢过程关键酶系及其分子作用机制,为甾药化合物生产菌种改造与工程菌构建,以及微生物转化工业化生产工艺的开发提供参考。     

环境微生物介导的木质素代谢及其资源化利用研究进展

木质素是一种丰富的芳烃生物大分子聚合物,其分解代谢与地球元素循环和生物资源利用密切相关。但由于木质素结构的复杂性和无规则性导致其难以降解,使得木质素降解的研究成为全球碳循环和生物质资源利用研究的难点。近年来,来自不同环境的微生物陆续被发现具有木质素降解能力,并解析出参与木质素分解代谢的多种氧化还原酶。然而对木质素详细的代谢过程仍不十分清楚,因此,探究木质素降解酶系、作用机理和代谢网络是研究微生物代谢木质素机理的关键。本文综述环境中参与木质素降解的微生物,重点解析其木质素解聚酶系组成、分泌机制和木质素的代谢途径,并在此基础上阐明近年来木质素生物转化的最新研究进展,以期为今后环境微生物代谢木质素机理及其资源化利用的研究提供参考。     

主编导读

<正>本期主编导读主题：重要农艺性状功能基因及植物-微生物互作机制、病毒检测及疫苗研究、微生物与环境、多方位及混合式教学模式。重要农艺性状功能基因及植物-微生物互作机制阐明作物重要农艺性状分子控制的机理,以及植物-微生物(包括有益微生物和病原微生物)互作机制,能够为分子改良和设计重要农艺性状奠定理论基础,进而推动我国育种科学的可持续发展。     

获取有机物厌氧降解产甲烷过程中关键功能类群——互营细菌培养物

互营代谢是微生物之间的重要种间互作关系之一,参与互营代谢的微生物广泛存在于土壤、淡水和海水沉积物、厌氧消化反应器、动物肠道和极端环境中(如地下油藏),在有机物厌氧降解转化为二氧化碳和甲烷的过程中发挥着关键性的作用。研究互营细菌的物质代谢和能量传递的分子机制,对认识缺氧环境中的元素生物地球化学循环具有重要意义,也为解决全球能源危机、缓解气候变暖提供理论指导。但是,互营细菌生长缓慢、对氧气敏感,其分离培养的难度大。本文主要回顾了互营细菌的分离策略及其生理生化特征,展望了互营细菌分离培养的发展趋势,并指出以高通量筛选与定向分离相结合的方法,获得具有特定生理生态学功能的互营细菌,是互营微生物资源和分类学研究的发展方向。     

拟南芥与叶际微生物组的互作遗传机制——基于网络作图理论

叶际微生物组对植物的生长发育至关重要,但植物与其定殖微生物组相互作用机制尚不明确。目前植物与微生物互作研究多集中于根际微生物组,对叶际微生物组的研究较少,且这些研究未能从微生物互作的角度探究植物与微生物的相互作用机理。基于网络作图理论,将拟南芥基因组SNP （Single Nucleotide Polymorphisms）分子标记数据与微生物组网络特征值相关联,挖掘影响叶际微生物组网络结构的枢纽基因,以探究拟南芥塑造叶际微生物组网络结构的遗传机制。通过对188株拟南芥及其叶际微生物组数据的分析,识别出四种关系下的中心节点微生物,筛选到622个显著SNP位点。进一步构建了贝叶斯遗传网络,获得26个枢纽基因,这些基因可能参与了植物抗病、激素分泌和生长发育相关的分子途径。本研究从全基因组角度探究植物调控自身微生物组的遗传机制,揭示植物与微生物组如何互作促进植物健康,将为精准分子育种提供理论基础和遗传资源,并为合成菌群用于创制新型菌剂提供数据支持,具有重要的科学意义和应用价值。     

植物萜类生物合成与抗虫反应

植物次生代谢在植物的环境适应,尤其是与微生物和动物的互作和防御反应中起重要作用。萜类是植物次生代谢物中最丰富的一类化合物,许多成分具有重要生理功能和应用价值。腺毛和腺体是植物次生代谢物合成、储藏和分泌的重要器官。我们实验室在植物倍半萜和单萜的生物合成途径及其调控机制、表皮毛发育与萜类代谢调控等方面取得了一系列研究进展。此外,还分析了棉铃虫对棉酚的耐受性(适应性)反应,利用棉铃虫防御基因,发展了一种植物介导的RNAi抗虫技术,可以有效、特异地抑制昆虫基因的表达,在植物抗虫技术研究领域有应用前景。     

典型有机固废厌氧消化微生物研究现状与发展方向

经过人工富集和驯化的兼性和严格厌氧微生物是厌氧消化工艺的核心。不同厌氧消化体系中存在的问题大多可以通过改变微生物群落的代谢活性来得到有效改善。得益于微生物组学检测技术的快速发展,对厌氧消化系统中微生物多样性的认识获得了极大的拓展,同时在微生物类群间、微生物与环境的互作关系研究方面也取得了一系列新的进展。然而,有机固废厌氧消化系统中,各种微生物以及微生物和物质的相互作用构成了更为复杂的代谢网络,所以目前对这些互作关系的解析尚不完善。本文重点关注了厌氧消化过程中的典型菌群互作关系,阐述了典型有机固废厌氧消化系统中存在的问题及微生物在其中发挥的作用,最后,立足于现有组学技术推动的微生物组研究进展,对未来有机固废厌氧消化系统微生物组的研究提出展望。     

黑水虻幼虫肠道微生物的功能及组学应用

黑水虻Hemertia illucens幼虫肠道中栖息着许多种类的微生物,这些微生物与宿主之间的相互作用极为复杂,它们可以影响宿主的生长发育、繁殖能力、营养代谢、行为偏好和寿命。此外,它们还可以调节宿主的免疫系统并保护宿主免受病原体的侵害。深入了解微生物与黑水虻的互作机制,有助于优化黑水虻的生长环境,从而实现更高效的人工繁育。相关文章对微生物与黑水虻互作机理进行了总结,但这些研究方法只能提供微生物群落的结构信息,而无法揭示微生物的功能和代谢能力。因此,宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学和代谢组学逐渐被应用,这些技术除了提供关于微生物种群的完整分类,还揭示了它们的功能和代谢能力。通过了解肠道菌群的组成和功能,可以有效调整黑水虻的饲料、饲养环境和生长条件,从而提升黑水虻肠道菌群的稳定,提高黑水虻的生产性能和经济效益。     

肠道微生物功能宏基因组学与代谢组学关联分析方法研究进展

近年来基于高通量基因测序的微生物组学研究极大加深了人们对微生物与健康和疾病关系的认识。然而基因测序方法不能直接测定微生物的功能活性,难以鉴定微生物中的关键功能分子,单独使用无法回答肠道微生物何种成员通过何种方式影响宿主等关键科学问题。单一组学研究弊端尽显,多组学联用势在必行。肠道微生物代谢组学以微生物群落所有小分子代谢物为研究对象,可发现肠道微生物随宿主病理生理变化的关键代谢物,为微生物组-宿主互作机制研究提供线索,成为微生物组学研究的重要补充。肠道微生物功能基因组学与代谢组学关联分析在宿主生理、疾病病理、药物药理等方面取得众多进展,展现良好应用前景。然而目前肠道微生物功能基因组学与代谢组学关联分析存在方法滥用、相关性结论与生物学知识相悖等突出问题。为帮助正确应用肠道微生物功能宏基因组学与代谢组学关联分析,本文综述了各种多组学数据整合分析方法的原理、优缺点与适用范围,并给出了应用建议。     

植物响应病原真菌的代谢组学研究进展

代谢组学是对特定条件下的生物体内代谢物进行定性或定量分析,从而得到与特定生理或病理反应相关的代谢物变化的一门新学科,并因此被广泛应用于植物学、微生物学、毒理学及疾病诊断等领域。近年来,代谢组学开始应用到植物–微生物互作研究领域,尤其是在植物响应病原菌胁迫的研究中。该文综述了代谢组学的定义、研究方法及其在植物–病原真菌互作领域中的应用,并讨论了其研究前景和所面临的挑战。