植物相关微生物群由多种但分类结构不同的群落(如细菌、真菌和古菌)组成,被认为是宿主植物的第二基因组,在不同植物物种之间存在差异(Brown 等人,2020 年)。植物与微生物之间的相互作用赋予植物宿主适应性优势,包括养分循环、促进生长、抗逆性和抗病原体性(Trivedi 等人,2020 年)。最近针对根系和根际土壤的研究表明,微生物群落的组装和结构受各种生物和非生物因素的影响,包括植物遗传和年龄、土壤类型和土壤特性(如 pH 值和营养物质)(Yu 等人,2018 年)。据报道,微生物群落的组装和网络
5 加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系,加利福尼亚州伯克利,美国。 6 马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所以及马克斯普朗克复杂系统物理研究所,德国德累斯顿。 7 欧洲分子生物学实验室(EMBL),发育生物学部,德国海德堡。 8 加州大学欧文分校发育与细胞生物学系,加利福尼亚州欧文,美国。 9 波士顿大学生物医学工程系和生物设计中心,马萨诸塞州波士顿,美国# 通讯作者:alvaro.sanchez@yale.edu 摘要 定向进化已用于自上而下地设计生物系统数十年。通常,它已应用于生物体水平或以下,通过迭代采样突变景观来引导寻找具有更高功能的遗传变异。在生物体水平之上,少数研究尝试人工选择微生物群落和生态系统,但成功率参差不齐,且通常不高。我们对人工生态系统选择的理论理解仍然有限,特别是对于大型无性生物群落,而且我们对设计有效的方法来指导它们的进化知之甚少。为了解决这个问题,我们开发了一个灵活的建模框架,使我们能够在广泛的生态条件下系统地探究任意一组群落和选定功能上的任意选择策略。通过在相同条件下人工选择数百个计算机模拟微生物元群落,我们检查了迄今为止使用的两种主要育种方法的基本局限性,并规定了显着提高其功效的修改。我们确定了一系列定向进化策略,特别是当结合使用时,它们更适合自上而下地设计大型、多样化和稳定的微生物群落。我们的结果强调,定向进化允许在生态结构功能景观中进行导航,以寻找动态稳定、生态和功能具有弹性的高功能群落。
。CC-BY-NC 4.0 国际许可,根据 未经同行评审认证)是作者/资助者,他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。它是此预印本的版权持有者(此版本于 2020 年 7 月 17 日发布。;https://doi.org/10.1101/2020.07.17.209189 doi:bioRxiv preprint
d蛋白石海岸大学,环境化学和生活12(UCEIV)的互动单位(UCEIV),UR4492,SFR CONDORCET FR CNRS 3417,50 RUE FERDINAND BUISSON,62228,62228,13 CALAIS,法国。14 *蛋白石海岸大学的环境化学和相互作用单位(UCEIV)(UCEIV),UR4492,SFR CONDORCET FR CNRS 3417,50 RUE FERDINAND BUISSON,16 622228 RUE FERDINAND BUISSON,CALAIS CALAIS。17
Andrea Timoncini、Federica Costantini、Elena Bernardi、Carla Martini、Francesco Mugnai、Francesco Paolo Mancuso、Enrico Sassoni、Francesca Ospitali、Cristina Chiavari,《对变化环境中户外青铜和大理石制品中细菌群落的洞察》,《整体环境科学》850 (2022) 157804,第 1-14 页。
摘要:控制了受冻土影响的湖泊中浮游动物的丰度和生物多样性的环境物理和化学因素是鲜为人知的,但它们确定了水生生态系统对正在进行的气候变化和水变暖的反应。在这里,我们评估了Bolshezemelskaya Tundra湖中浮游动物社区的当前状态(NE Europe的Permafrost Peatlands),并提供有关浮游动物的组成和结构的新信息。结果表明,浮游动物群落的结构受到湖泊形态特征和大植物湖泊过度增长程度的影响。根据浮游动物的定量发展水平,大多数苔原湖是贫营养类型的,平均湿生物量高达1 g/m 3。在小融化池塘的浮游动物群落中观察到的物种数量最多,其面积高达0.02 km 2,并且长满了大植物。对影响湖泊的形成的因素的分析表明,浮游动物的物种组成和定量特征是通过pH和水矿化控制的。与60年前收集的该地区湖泊的文献数据获得的结果比较表明,这些湖泊的生态系统处于稳定状态。总体而言,这些新见解将提高我们对控制浮游动力学的因素的知识,以独特但相当丰富的欧洲苔原的热力学湖泊,并受到持续的气候变暖。
地下沿海沉积物中的微生物群落高度多样,并且在营养循环中起着重要作用。,虽然沙质沉积物中的微生物的主要部分呈足为Epipsammon(附着在沙粒上),但只有一小部分在间质毛孔中繁殖。到目前为止,对这些自由生活微生物群落的组成知之甚少。在这项研究中进行了研究,在沙滩的地下中,我们比较了沉积物中的古细菌和细菌群落结构,以及应用16S rRNA基因测序的相应毛孔水。我们发现,根据孔隙空间的不同,自由生活原核生物的比例仅为0.2-2.3%。间质微生物群落显示出一个小的重叠,附着的分数为4-7%,并且包含在孔道中仅发现的75-81%ASV的独特组成。它们比各自的沉积物级分更多样化,并且显示出更高的古细菌比。古细菌主要隶属于Dpann Superphylum的纳米章,相对丰富的间隙群落相对丰富。细菌分数包括与候选门辐射(CPR)有关的几种物种。已知两种原核生物谱系都有小细胞尺寸,包括尚未尚未识别的代谢功能的尚未培养的物种。我们的发现得到了对相邻潮汐平坦的调查,显示出类似的趋势。因此,我们的结果表明在沿海沉积物的地下存在不同的间质微生物群落。这种尚未培养的纳米章的自然富集和心肺复苏群的成员为靶向元基因组分析甚至隔离这些群体成员提供了进一步代谢表征的机会。
在开发高通量测序仪后,环境原核生物群落通常是通过在16S域上用遗传标记来描述的。然而,由于底漆的选择和读取长度,简短读取测序遇到了系统发育覆盖率和分类分辨率的局限性。在这些关键点上,纳米孔测序(一种适用于长读的元编码的上升技术)被低估了,因为其每读的错误率相对较高。在这里,我们比较了模拟社区中的原核生物群落结构和两个对比的红树林遗址的52个沉积物样本,由16SV4-V5标记上的短读描述(Ca。0.4kpb)通过Illumina测序分析(Miseq,v3),由长读细菌对细菌的描述几乎完整16s(Ca。1.5 kpb)由牛津纳米孔(Minion,R9.2)分析。短读和长阅读从模拟中检索了所有细菌属,尽管两者都显示出与所期待的比例相似的偏差。从沉积物样品中,具有覆盖范围的读数稀有性,在单例过滤后,共同恩赐和Procrustean测试表明,从短读和长长读取的细菌社区结构显着相似,表明位点之间的相当对比度和站点内相干的海岸方向是可比的。在我们的数据集中,分别将84.7和98.8%的短阅读分别分别分配给了相同的物种和属,而不是长阅读所检测到的物种和属。长期16的底漆特异性使其能够检测到309个家庭中的92.2%,而在短16SV4-V5检测到的448属中,有87.7%。长阅读记录了973个未检测到的额外分类单元,其中91.7%被确定为该属等级,其中一些属于11个独家门,尽管仅占长期读数的0.2%。
摘要植物层拥有一个多样化和特定的细菌群落,从而影响了植物健康和生态系统功能。在这项研究中,我们研究了城市绿色地区的连通性和规模对植物层细菌群落的组成和多样性的影响。herto,我们评估了233个Platanus X Acerifolia和Acer Pseudoplatanus树的植物层细菌群落的多样性和组成,整个欧洲六个城市中的77个城市绿色地区。城市之间的社区组成和多样性显着差异,但仅在树种之间有限的程度。我们可以证明,城市强度与腓骨细菌的社区组成显着相关。尤其是,在50个最丰富的家族中有29个相对丰度与城市强度之间发现了显着相关性:经典的浮圈家族(例如乙酰杆菌科,planctctyctomycetes和beijerinkiaceae)的丰富性随着城市强度而降低(即在更绿色,较低的空气污染和较低温度的地区更丰富,而与人类活动有关的地区(例如肠杆菌科和芽孢杆菌科)随着城市强度的增加而增加。这项研究的结果表明,欧洲城市中的细菌群落与城市强度有关,这种影响是由几种组合应力因素介导的。
细菌已开发出各种防御机制,以避免对病毒和其他遗传寄生虫的快速进化和周转,以避免感染和杀死。这样的泛免疫系统(防御)包括越来越多的防御线,其中包括良好的先天和适应性系统,例如限制性模型,CRISPR-CAS和堕胎感染,以及新发现的机制仍然不足以理解。虽然防御系统的丰度和分布在完整和可培养的基因组中是众所周知的,但我们对它们在复杂的微生物群落中的多样性和丰富性的理解中存在空白。在这里,我们对从土壤,海洋和人类肠道的7759个高质量细菌种群基因组进行了大规模的深度分析。我们观察到大型门的防御频率和性质有很大变化,这与生活方式,基因组大小,栖息地和地理背景有关。防御者的遗传迁移率,其在防御岛上的聚类以及遗传变异性是系统的,并由细菌环境塑造。因此,我们的结果提供了环境不同细菌群落中存在的多种免疫屏障的详细图片,并为随后鉴定出未经文化的微生物中多元化的新颖和巧妙的策略奠定了基础。