接下来，让我们一起来看看文章中的故事。

客户单位：北京大学等

影响因子：69.502

组学方法：宏基因组

研究内容：吸烟与非酒精性脂肪肝（NAFLD）呈正相关，但这种关联的潜在机制尚不清楚。在此研究中，揭示了尼古丁在肠道内积累，并激活肠道AMPKα。研究发现肠道细菌Bacteroides xylanisolvens是一种有效的尼古丁降解菌。B. xylanisolvens的定植可以降低暴露于尼古丁的小鼠肠道尼古丁浓度，并且可以改善尼古丁加重的非酒精性脂肪肝的进展情况。从机制上来说，AMPKα促进鞘磷脂磷酸二酯酶3（SMPD3）的磷酸化，稳定后者，从而增加肠道神经酰胺的形成。该研究结果确立了肠道尼古丁积累在非酒精性脂肪肝进展中的作用，并揭示了人类肠道中具有代谢尼古丁能力的一种内源性细菌。这些发现也为减少吸烟加剧的非酒精性脂肪肝的进展提供了可能的途径。

合作单位：中国科学院东北地理与农业生态研究所

影响因子：16.837

组学方法：16S V3-V4，ITS1

研究内容：根际微生物组的组装，受土壤条件的影响。此研究基于对三个野生稻自然保护区种群（即原位）和三个原位移植野生稻种群进行了采样测序，通过GJAM方法确定了构成野生稻根际微生物组核心的共44个ASVs，包括属于Actinobacteria门、Chloroflexi门、 Firmicutes门和Nitrospirae门的35个细菌ASVs和属于Ascomycota门、Basidiomycota门和Rozellomycota门的9个真菌ASVs。属于Haliangium、Anaeromyxobacter、Bradyrhizobium和Bacillus属的9种核心细菌ASVs在原位移植野生稻的根际圈中比在原位野生稻的根际圈中更丰富。核心微生物组的主要生态功能是固氮、锰氧化、好氧化能异养、化能异养和铁呼吸，表明核心根际微生物组在改善水稻生长的营养资源获取方面的作用。核心根际微生物组的进一步潜在利用应考虑土壤性质对不同属丰度的影响。

客户单位：北京航空航天大学

影响因子：16.837

组学方法：ITS1，qPCR

研究内容：中国月宫一号（LP1）是集高效植物栽培、动物蛋白生产、尿氮回收、固体废物生物转化为一体的地面生物再生生命支持系统（BLSS）试验台。迄今为止，还没有基于分子方法的详细调查BLSS栖息地中的真菌群落和霉菌毒素潜力。为了确保实际太空任务的安全BLSS设计，通过ITS1扩增子测序和qPCR技术分析了月宫365项目期间LP1表面真菌组和霉菌毒素的潜力。与其他封闭的生境相比，LP1系统在真菌群落多样性方面表现出明显的差异，真菌的alpha多样性更高，群落结构也不同。由于不同居住群体的存在，LP1生境的表面真菌群落存在着明显的差异。然而，在有不同居住者的植物舱中，真菌群落没有明显的差异。溯源分析显示，LP1中的大部分表面真菌都来自于植物。不管居住者或地点的差异，霉菌毒素基因拷贝数没有明显差异。研究显示，植物是表面真菌微生物组的关键来源；然而，居住者的更替会引起BLSS中表面真菌群落的重大扰动。种植植物减少了真菌的波动，保持了表面真菌微生物群的健康平衡和霉菌毒素的潜力。

客户单位：青岛大学

影响因子：16.744

组学方法：16S V3-V4，qPCR

研究内容：海水型废水的特点是含有高浓度的土霉素（OTC）和盐，这对传统的生物脱氮过程是一个巨大的挑战。由于海洋无氧菌（MAB）具有良好的耐盐性，最近被用于从含盐废水中脱氮。本研究首次集中研究了OTC对MAB从基于海水的废水中脱氮的影响，特别强调了抗生素抗性基因（ARG）的扩散和群体感应（QS）反应。在低剂量的OTC（≤7 mg L-1）下，MAB具有良好的耐受性，总的脱氮效率保持在77%。当OTC剂量达到22 mg L-1时，MAB的活性被明显抑制。当OTC剂量从0 mg L-1增加到22时，MAB的相对丰度从14.41%急剧下降到4.1%。相反，随着OTC含量的增加，抗生素耐药菌逐渐成为反应器中的优势种群，同时伴随着ARG相对丰度的增加。基于MAB的菌群对OTC毒性的耐受性因ARGs的高表达而增强。此外，更多的细胞外聚合物质被分泌出来，以增强ammox颗粒对OTC毒性的耐受性，这被信号分子（3OC6-HSL）的大量释放所促进。此外，在OTC胁迫下，hdh和tetM的表达受到QS的调控，增强了基于MAB的菌群的耐受性。因此，沼气团对OTC的耐受性主要归因于增殖的ARG和活跃的QS。这项工作开发了MAB在基于海水的废水处理中的巨大潜力。

客户单位：南开大学环境科学与工程学院

影响因子：14.224

组学方法：宏基因组

研究内容：本研究调查了微藻生长对抗生素去除的影响以及藻类-细菌颗粒污泥（ABGS）系统中抗生素耐药基因（ARGs）/ ARGs宿主细菌的衰减。在四环素（TC）和磺胺嘧啶（SDZ）混合物（2-4 mg/L）的存在下，微藻可以在细菌颗粒污泥（BGS）上生长，形成ABGS，叶绿素-a含量达到了7.68-8.13 mg/g-VSS。ABGS对TC和SDZ的去除率高达79.0%和94.0%，比BGS的去除率高4.3-5.0%。宏基因组分析表明，BGS中与TC/SDZ相关的ARG和移动元件（MGEs）的相对丰度比ABGS中的高56.1%和22.1%。从颗粒中共检测到26个ARG，它们被鉴定为与46个宿主细菌有关。26个ARG中的13个和46个宿主中的13个分别是和宿主共享的ARG。BGS中宿主细菌的总相对丰度比ABGS中的高30.8%。Scenedesmus和Chlorella是主要的微藻，可能会减少ARG宿主的多样性。总的来说，ABGS是一种有前途的生物技术，用于含抗生素的废水处理。

客户单位：江苏科技大学

影响因子：11.889

组学方法：全长 16S

研究内容：通过在生物接触氧化反应器中使用玄武岩纤维（BF）生物载体，成功处理了锂电池浆液废水。结果显示在12小时的HRT和0-1mg/L的溶解氧（DO）下，COD（93.3±0.5 %）和总氮（77.4±1.0 %）明显减少。改进后的Stover-Kincannon模型表明，R-BF的总脱氮率为4.462 kg/m3/d，而Monod模型中的底物最大比反应速率（qmax）为0.323 mg-N/mgVSS/d。在生物巢内建立了稳定的内部环境。微生物分类学分析显示存在反硝化脱碳菌、异养硝化-好氧反硝化联合菌、亚硝酸盐氧化菌和氨氧化菌。功能分析显示R-BF中与（有氧）化能异养、氮呼吸、硝酸盐还原、亚硝酸盐呼吸/反硝化和硝酸盐相关的变化。该研究提出了一种在低C/N条件下实现锂浆废水处理的反硝化的新方法。

客户单位：南京农业大学

影响因子：10.753

组学方法：16S V3-V4，LC-MS

研究内容：微塑料（MPs）在生物体中的广泛存在和积累已使它们被认为是一个重大的全球生态问题。有很多关于MP如何影响水生物种的生理和行为的数据，但MPs对家禽的影响知之甚少。因此，本研究旨在探讨MPs暴露对于鸡健康的不良影响和机制。结果表明，MPs暴露会降低鸡的生长性能和抗氧化能力，损害鸡的肠、肝、肾和脾脏。此外，暴露于MPs的鸡的肠道微生物群显示出α多样性的显著降低，伴随着分类组成的显著变化。微生物分类学研究表明，接触MPs导致11个属相对比例显著增加，3个门和52个属相对比例明显下降。在减少的细菌类群中，有11个属甚至在暴露于MPs的鸡的肠道微生物群中无法检测到。 代谢组学分析表明，鉴定出2561种（1190种上调，1371种下调）差异代谢产物，主要参与5种代谢途径，包括D-氨基酸代谢、ABC转运蛋白、维生素消化吸收、矿物质吸收和组氨酸新陈代谢。综上所述，这项研究表明，MPs暴露通过扰乱肠道微生物稳态和肠道代谢，导致鸡的不良健康。这项研究还为世界各地的环境机构提供了动力，以规范塑料制品的应用和处置，并减少环境污染。

客户单位：中国科学院南海海洋研究所

影响因子：9.043

组学方法：细菌全长 16S，古菌全长16S

研究内容：深海冷泉是由流体携带的碳氢化合物维持生产力的生态系统之一。一旦流体停止，繁荣的自养群落就会消亡，被称为绝迹冷泉。但异养生物群甚至可以存活数千年。原核生物在活跃冷泉中的关键作用已明确，但迄今为止人们对它们在绝迹冷泉中的功能知之甚少。此研究阐明了南海海马冷泉已绝迹冷泉地点沉积物原核生物的多样性、分类特异性、种间相关性和代谢特征。与活跃冷泉相比，已绝迹冷泉的古菌α多样性显著增加，而细菌的α多样性保持不变。然而，基于加权层面，古菌组成在活跃或非活跃位点的绝迹冷泉处没有显著差异，而细菌组成表现出显著差异。古菌和细菌的分布在已绝迹的冷泉中表现出明显的特异性，表明了这里独特的生命特征。原核生物可能在无机碳、硫和氮的循环中以化学自养方式生活，或在碳氢化合物的循环中以化学有机体营养的方式生活。值得注意的是，许多已绝迹的冷泉特定物种和网络的关键谱系被归类为变形杆菌。关于该分支的功能多样性和代谢灵活性，变形杆菌被认为整合了地球化学循环，并在绝迹冷泉微生物组的能量和资源补充中发挥关键作用。总的来说，研究结果揭示了已绝迹冷泉中的微生物生态学和功能多样性，为流体停止后的生物地球化学循环提供了新的理解。

2018年11月的“百迈客全国功能基因组学峰会”上，刘老师作为演讲嘉宾在“微生物分会场”做了精彩汇报，小编清晰记得刘老师的演讲题目为“The histone demethylase KDM5 regulates autism-like behavior by maintaining gut microbiota homeostasis”，当她讲到“孤独症”儿童的处境与状态时，她眼神中流露出的悲悯深深感染了我，我想她对自己研究领域的热爱与坚持一定也是出自于这种情怀吧。

接下来，我们一起来了解下刘老师的这篇文章取得了哪些突出进展吧！

?图1. ?A：野生型（wt, w¹¹¹⁸）和基因敲除型（kdm5^K6801/10424）果蝇的KDM5, H3K4me3和组蛋白H3水平（Western blot）；B：wt和kdm5^K6801/10424果蝇肠道组织KDM5转录水平（RNA-seq）；C：wt和kdm5^K6801/10424果蝇消化道影像，红框内的斑点指示有肠道缺陷（气泡）；D：3-5龄wt和kdm5^K6801/10424果蝇的肠道缺陷（气泡）比例；E：透射电镜观察wt和kdm5^K6801/10424果蝇前、后中肠上皮屏障；F：蓝色食用染料标记、测量wt和kdm5^K6801/10424果蝇的肠渗透性；G：异硫氰酸荧光素（FITC）标记的玻璃粉指示kdm5^K6801/10424果蝇消化道渗透性较高；H：Myo1A-Gal4 ^TS/+和Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇的头、肠组织的KDM5, H3K4me3和组蛋白H3水平（Western blot）；I：蓝色食用染料标记、测量Myo1A-Gal4^TS/+和Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇的肠渗透性；J、K和N：与wt果蝇相比，kdm5^K6801/10424果蝇的接触距离变远、交往活跃度下降、雌性社交接触时间变短；L、M和O：与Myo1A-Gal4 ^TS果蝇相比，Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇也发生了接触距离变远、社交活跃度下降、雌性交往接触时间变短。

?2. KDM5调节果蝇的肠道菌群组成

?图2. A：wt和kdm5^K6801/10424果蝇“种”水平的肠道菌群类型；B：wt和kdm5^K6801/10424果蝇肠道菌群OTU数目；C：wt和kdm5^K6801/10424果蝇“门”水平的肠道菌群分层聚类；D：wt和kdm5^K6801/10424果蝇“目”水平的肠道菌群相对丰度热图；E：3日龄wt、kdm5¹⁰⁴²⁴、kdm5^K06801、kdm5^K6801/10424和kdm5^k6801;gkdm5-HA果蝇肠道乳酸菌（Lactobacillus spp）数量（CFU/只）；F：4日龄wt、kdm5¹⁰⁴²⁴、kdm5^K06801、kdm5^K6801/10424和kdm5^k6801;gkdm5-HA果蝇肠道革兰氏阴性菌数量（CFU/只）；G：wt和kdm5^K6801/10424果蝇肠道革兰氏阴性菌与阳性菌比例；H：wt和kdm5^K6801/10424果蝇肠道L. plantarum L168和P. rettgeri P6丰度水平（q-PCR）；I：wt与kdm5^K6801/10424、Myo1A-Gal4 ^TS/+与Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇的中肠PH3正染色干细胞数目。

?图3. A-E：采用wt果蝇的菌群重塑后，1日龄无菌wt和kdm5^K6801/10424果蝇的肠道革兰氏阴性菌数量（CFU/只）、乳酸菌（Lactobacillus spp.）数量（CFU/只）、革兰氏阴性菌与阳性菌的比例、L. plantarum L168和P. rettgeri P6相对丰度（RT-PCR）、接触距离、社交活跃度、雌性交往接触时间比较；F-N：采用wt果蝇的菌群重塑后，4日龄无菌wt和kdm5^K6801/10424果蝇的比较（同上述A-E）。

3. 对果蝇肠道菌群的调控缓解了KDM5缺乏所诱导的表型

图4. A：无菌Myo1A-Gal4 ^TS/+和Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇的接触距离比较；B：3种培养基（营养物琼脂、甘露糖琼脂和革兰氏阴性菌琼脂）培养的标准日粮和抗生物添加日粮对kdm5^K6801/10424果蝇肠道致病菌数量（CFU/只）的影响；C-E：标准日粮和植物乳杆菌对kdm5^K6801/10424果蝇的肠道缺陷（气泡）、接触距离和社交活跃度的影响；F-J：标准日粮和植物乳杆菌（L. plantarum L168）添加日粮对kdm5^K6801/10424果蝇的植物乳杆菌（L. plantarum L168plantarum L168Lactobacillus spp.）数量（CFU/只）、肠渗透性、肠道缺陷（气泡）、接触距离和社交活跃度的影响；K-L：标准日粮和乳酸菌（Lactobacillus spp.）添加日粮对Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇的接触距离和社交活跃度的影响；M-N：标准日粮和抗生素添加日粮对Myo1A-Gal4^TS/kdm5^RNAi果蝇的接触距离和社交活跃度的影响；O-S：5-羟色氨（5-HT）分别在wt与kdm5^K6801/10424果蝇、标准日粮与抗生物添加日粮饲养的kdm5^K6801/10424果蝇、标准日粮与乳酸菌（Lactobacillus spp.）添加日粮饲养的kdm5^K6801/10424果蝇、Myo1A-Gal4 ^TS/+与Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇、标准日粮与乳酸菌（Lactobacillus spp.）添加日粮饲养的Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇组间的浓度（ng/mg）比较。

4. KDM5对免疫缺陷（IMD/Rel）信号通路具有负调控作用

图5. A-C：wt和kdm5^K6801/10424果蝇肠道组织差异表达基因的分层聚类分析、GO富集分析和蛋白互作网络分析；D：与wt果蝇相比，kdm5^K6801/10424果蝇肠道组织的抗菌和先天免疫反应基因相对表达（RT-PCR）；E：与kdm5^K6801/10424果蝇相比，饲喂植物乳杆菌（L. plantarum L168）和抗生素日粮的kdm5^K6801/10424果蝇肠道组织的抗菌和先天免疫反应基因相对表达；F：wt和kdm5^K6801/10424果蝇肠道组织的PGRP-LC基因结构和转录模式；G-H：wt与kdm5^K6801/10424果蝇肠道组织imd、PGRP-LC-RA、PGRP-LC-RE基因启动子区域的KDM5水平和H3K4me3水平分析（ChIp-qPCR）；I：kdm5^K6801/10424和Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蝇肠道组织，以及S2细胞的全长PGRP-LC-RA和PGRP-LC-RE表达分析（RT-PCR）；J：wt和kdm5^K6801/10424果蝇肠道组织的Relish免疫荧光染色；K：wt和kdm5^K6801/10424果蝇肠道组织的Relish基因启动子区域的Relish水平分析（ChIp-qPCR）。

5. KDM5去甲基化酶的活性调节了IMD/Rel通路的活性和肠-菌-脑轴功能

?图6. A：与kdm5^k6801;gkdm5-HA果蝇相比，3-5日龄kdm5^k6801;gkdm5^JmjC*-HA（简称kdm5^Jmjc*）果蝇肠道组织的抗菌和先天免疫反应基因的表达（RT-PCR）；B-C：3-5日龄kdm5^k6801;gkdm5-HA和kdm5^Jmjc*果蝇肠道的乳酸菌（Lactobacillus spp）、植物乳杆菌（L. plantarum L168）、P. rettgeri P6数量（CFU/只）；D：3-5日龄kdm5^k6801;gkdm5-HA和kdm5^Jmjc*果蝇中肠PH3正染色干细胞数目；E：3-5日龄kdm5^k6801;gkdm5-HA和果蝇肠渗透性评估；F：异硫氰酸荧光素（FITC）标记的玻璃粉指示kdm5^Jmjc*果蝇消化道渗透性较高；G-H：kdm5^k6801;gkdm5-HA与kdm5^Jmjc*果蝇的接触距离和交往活跃度比较；I-K：标准日粮与植物乳杆菌（L. plantarum L168）添加日粮对kdm5^Jmjc*果蝇消化道渗透性、接触距离和交往活跃度的比较；L：kdm5^k6801;gkdm5-HA和kdm5^Jmjc*果蝇腹部组织的5-羟色胺（5-HT）浓度比较；M：标准日粮与植物乳杆菌（L. plantarum L168）添加日粮对kdm5^Jmjc*果蝇5-HT浓度的影响。

6、抑制IMD信号通路可以改善KDM5缺乏导致的肠道失调和社交异常

图7. A：四组（Myo1A-Gal4^TS/+、Myo1A-Gal4^TS/+; kdm5^RNAi/+、Myo1A-Gal4^TS/+; kdm5^RNAi/ imd^RNAi和Myo1A-Gal4^TS+; imd^RNA/+）果蝇的肠道革兰氏阴性菌与阳性菌的比例；B：四组（如图A）果蝇的肠道L. plantarum L168和P. rettgeri P6相对丰度；C：四组果蝇的肠渗透性、接触距离、交往活跃度、交往接触时间、5-羟色胺（5-HT）浓度比较。

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