1 Institute of Environmental Biotechnology, Graz University of Technology, Petersgasse 12/I, 8010 Graz, Austria 2 Leibniz Institute for Agricultural Engineering and Bioeconomy (ATB), Max-Eyth-Allee 100, 14469 Potsdam, Germany 3 Institute for Biochemistry and Biology, University of Potsdam, Karl-Liebknecht-Str.24-25,14476 Potsdam,德国4 Biotec HNOLOGY部,Univ Ersidad de Antofagasta&Biotechnology&Biotinering&Bioworgineering中心(CEBIB),Angamos 601,Antofagasta,Antofagasta,Chile 5乌兹别克斯坦6医疗服务,中心,亚洲大学,米利沼泽Str Eet 264,Tashkent 111221,Uzbekistan 7生物科学与地球与大气科学学校,微生物动力学和感染中心,乔治·乔治·弗斯特(Georgia of Technology of Technology)科学技术大学Kribb学校,125 Gwahangro,Yuseong,Daejeon 34141,韩国9分子植物杆菌实验室,传染病研究中心,Kribb,125 Gwahangro,Yuseong,Yuseong,Yuseong,Daejeon 34141,韩国 *相应的作者。 格拉兹技术大学环境生物技术学院,彼得斯加斯12/I,8010 Graz,奥地利。 电子邮件:gabriele.ber g@tugr az.at编辑器:[marcus horn]24-25,14476 Potsdam,德国4 Biotec HNOLOGY部,Univ Ersidad de Antofagasta&Biotechnology&Biotinering&Bioworgineering中心(CEBIB),Angamos 601,Antofagasta,Antofagasta,Chile 5乌兹别克斯坦6医疗服务,中心,亚洲大学,米利沼泽Str Eet 264,Tashkent 111221,Uzbekistan 7生物科学与地球与大气科学学校,微生物动力学和感染中心,乔治·乔治·弗斯特(Georgia of Technology of Technology)科学技术大学Kribb学校,125 Gwahangro,Yuseong,Daejeon 34141,韩国9分子植物杆菌实验室,传染病研究中心,Kribb,125 Gwahangro,Yuseong,Yuseong,Yuseong,Daejeon 34141,韩国 *相应的作者。格拉兹技术大学环境生物技术学院,彼得斯加斯12/I,8010 Graz,奥地利。电子邮件:gabriele.ber g@tugr az.at编辑器:[marcus horn]
植物与影响其生长和韧性的各种微生物相互作用,因此可以将其视为生态实体,即“植物holobionts”,而不是奇异生物。在植物霍洛比特(Holobiont)中,地下微生物群的组装由宿主,微生物和环境因素统治。在微生物感知下,植物会导致免疫信号传导,导致调节微生物群组成的因子分泌。此外,微生物之间的代谢相互作用和对抗是社区集会的驱动力。我们认为,在回避过程中选择了复杂的植物 - 微生物和微生物间相互作用,并可能促进植物及其相关微生物的生存和适应性作为Holobionts。作为此过程的一部分,植物发展了代谢物介导的策略,以选择性地募集其微生物群中的有益微生物。这些微生物群中的一些成员显示出宿主适应,互惠可能会迅速产生。在Holobiont中,微生物群也共同进化的拮抗活性,限制了具有高病原潜力的微生物的增殖,因此可以防止疾病发育。Holobionts内的共同进化最终会驱动植物的性能。
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Holobiont概念(即,彼此紧密共生并充当单位的多个生物)正在改变我们对生物学的理解,尤其是在海洋系统中。最早的海洋霍洛比昂可能是至少两个原核生物的综合伙伴关系。从那以后,共生使海洋生物能够通过形成各种复杂性的Holobionts来征服所有海洋栖息地。但是,大多数科学询问都集中在孤立的有机体及其对特定环境的适应性上。在这篇综述中,我们试图阐明为什么Holobiont的观点(尤其是对许多生物体形成多种生态学的研究)的研究是通过共生性的离散生态单位的研究 - 将是一种更有影响力的策略来推动我们对生态学和Evolu-tion的理解。我们认为,这种方法有助于解决当前全球环境危机对海洋生物多样性的威胁。
了解植物之间的复杂关系,其微生物组和环境变化对于改善生长和生存至关重要,尤其是对于长寿命的树种而言。树木与其他植物一样,与组织内外的多种微生物保持密切的关联,形成了“ Holobiont”。然而,目前缺乏用于详细树的综合框架 - 微生物组动力学以及对气候适应的影响。本综述确定了现有文献中的差距,强调需要进行更多的研究来探讨Holobiont的共同进化以及气候变化对树木生长和生存的影响的全部程度。促进我们对植物的了解 - 微生物相互作用提供了增强树木适应性并减轻气候变化对树木的不利影响的机会。
与成年人相比,新生儿免疫系统通常被认为是有效的,通常归因于其不完整的发育。这种观点是通过新生儿对某些病原体的非凡灵敏度和敏感性加强的。对这种敏感性的基础的检查已经表征了新生儿免疫力,因为它们偏向于抗炎性反应,这被解释为缺乏在成年人中观察到的强烈炎症反应的全面发展。在这里,我们研究了新生儿中新生儿免疫反应通常是完整的,但与成人免疫相比,新生儿的免疫反应通常是完全不同的。成人免疫力主要旨在控制入侵Holobiont的病原体,并具有居民微生物群提供的实质性竞争和保护。而不是简单地排斥新的入侵者,而是在从近乎无菌到微生物富裕世界的突然过渡过程中对新生儿免疫系统的直接和关键挑战是复杂的微生物群,以产生稳定且健康的Holobiont。这种对新生儿免疫系统作用的替代观点都解释了其强烈的抗炎性偏见,并就其其他独特方面提供了不同的观点。在这里,我们讨论了最近的工作,探讨了新生儿与微生物与新生儿免疫反应的相互作用的最初接触,并将其与这些替代观点进行了对比。了解,迅速获得共同体的高度复杂且丰富的微生物群如何影响新生儿免疫系统与儿童和病原体之间的相互作用,将允许与该系统更有针对性且有效的合作,以快速实现更具疾病的抗病性霍洛比昂特(Holobiont)。
植物已与周围的微生物共同发展,这种宿主和微生物的组合是一个离散的生态单位,称为Holobiont。本综述概述了植物驱动的疾病抑制性微生物组的组装。植物被种子,土壤和空气中的微生物定植,但用根渗出液选择性地塑造微生物组,从而产生微生物繁殖的微环境热点。使用植物免疫来进行守门和监视,宿主植物遗传特性控制Mi-Crobiome组装,并可以赋予对Holobiont的适应性优势。这些优势表现出在疾病抑制的土壤中,其中特定微生物的积累抑制了疾病的因果因子,通常在初次疾病爆发后发展出来。基于疾病抑制的土壤(例如所有下降),我们开发了一个概念模型,该模型是,植物如何响应病原体攻击哭泣以寻求帮助并招募植物保护微生物,从而赋予了增加的耐药性。因此,植物创造了一种土壤遗产,可保护后代并形成抑制疾病的土壤。
holobiont由宿主有机体及其微生物群组成。在动物育种的背景下,因为可以将Holobiont视为选择运行的单个单元,因此将微生物群数据整合到基因组预测模型中可能是改善表型和遗传值的预测的有希望的方法。尽管如此,全息型跨代数据很少来解决这一假设,因此填补了这一空白,我们提出了一个新的仿真框架。我们的方法是基于跨代全息素模型的模拟器(RITHMS)的R实现,是一个开源软件包,它在MOBPS软件包上构建,并结合了微生物群的独特特征,尤其是垂直和水平传输以及由于环境和宿主基因的调制。此外,Rithms可以考虑各种选择策略,并且适合不同的遗传体系结构。我们在各种情况下使用RITHM模拟了跨代全息学数据,改变了遗传力,微生物性和微生物群。我们发现,模拟数据准确地反映了预期特征,特别是基于微生物多样性指标,分类单元之间的相关性,垂直和水平传播的调节,对环境效应的响应以及根据选择策略的演变的演变。我们的结果支持我们的仿真框架的相关性,并说明了其在构建选择指数平衡遗传增益和微生物多样性的可能用途。RITHMS是一种高级,灵活的工具,用于生成跨代全息素数据,该数据结合了遗传学,微生物群和环境之间的复杂相互作用。
这些方法允许估计海绵生理特征(泵送,呼吸和进食)原位和实验室中。孵化室:估计孵化水中养分和氧气浓度变化速率的间接方法。可以估计的生产率或去除率。IN-EX方法:通过同时对海绵Holobiont吸入和呼出的水来估计感兴趣化合物的摄入/排泄速率的直接方法。应用IN-EX方法应用的一个示例是VACUSIP设备。dfs:是一种染料技术,可以直接估算海绵处理的水量。
抽象的全球气候变化通过表面温度升高,海洋酸化和脱氧而影响海洋生态系统。虽然对前两种效应的珊瑚霍洛比的响应已经相对较好地研究了,但对珊瑚微生物组对脱氧的反应的了解较少。在这项研究中,我们研究了微生物组对两个珊瑚物种缺氧的反应,它们对缺氧的耐受性有所不同。我们在巴拿马加勒比海沿岸的巴伊亚·阿尔米兰特(BahíaAlmirante)的珊瑚礁上进行了原位氧气操作,该珊瑚礁以前曾经历过封闭的缺氧发作。siderastrea siderea和lamarcki的幼稚的珊瑚菌落(以前暴露于缺氧)被移植到礁石上,要么封闭在造成缺氧条件的腔室中,要么在环境氧气中留下。接触48小时后,我们收集了表面粘液和组织的样品,并通过测序16S rRNA基因来表征微生物组。我们发现,两种珊瑚物种的微生物组相互不同,并且在响应缺氧的响应中表现出相似的微生物组组成转移后。暴露于缺氧后,丰度和厌氧微生物的分类群都增加了。这些分类单元中的一些可能会在珊瑚霍洛比恩(Coral Holobiont)中发挥有益的作用,通过在低氧压力期间对周围环境排毒,或者可能代表利用宿主压力的机会主义者。这项工作描述了在缺氧下的珊瑚微生物组的首次表征,并且是确定对这种环境压力源面对的珊瑚的潜在有益细菌的第一步。