环境周报 | 微生物重要期刊最新研究进展（20210920）

Nature子刊

香港大学| Nat. Commun.：原核病毒在污水处理厂的养分去除和碳循环中影响功能微生物（国人作品）

本文由清韵编译

摘要：作为最大的生物技术应用之一，污水处理厂中的活性污泥（AS）系统藏有大量病毒，其浓度比自然环境中高10-1,000倍。然而，对AS中病毒的组成变化和宿主联系的研究仍然很少。在本研究中，我们报告了来自六个WWTP的约50,000种原核病毒的目录，将所描述的AS中病毒种类的数量扩大了23倍，并发现非常高的大量未表征（占总病毒重叠群的98.4-99.6%）的病毒多样性。大多数病毒属存在于一个以上的AS系统中，共有53个病毒属在所有的AS样本中被确认。病毒感染广泛地跨越了8个古细菌门和58个细菌门，将病毒与好氧/厌氧异养生物以及其他控制脱氮/脱磷的功能微生物联系起来。值得注意的是，以引起AS起泡而臭名昭著的分枝杆菌属Mycobacterium 与402个病毒属有关。本研究的发现扩展了当前的活性污泥中病毒目录，并为噬菌体处理以控制污水处理厂中不需要的微生物提供参考。

论文ID

原名：Prokaryotic viruses impact functional microorganisms in nutrient removal and carbon cycle in wastewater treatment plants

译名：原核病毒在污水处理厂的养分去除和碳循环中影响功能微生物

期刊：Nature Communications

IF：14.919

发表时间：2021.09.13

通讯作者：张彤（Tong Zhang）

通讯作者单位：香港大学

DOI号：10.1038/s41467-021-25678-1

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25678-1

科研| Nature Communications：从南极到北极的上层海洋中藻类微生物群落的生物地理分异

本文由鼻涕编译 

摘要：全球每年至少20%的碳固定作用（carbon fixation）由真核浮游植物（eukaryotic phytoplankton）负责。作为复杂微生物群落的一部分，它们的多样性和活性是由原核生物的相互作用形成的。虽然估计了本地物种多样性的差异，但目前对环境条件造成两极间的大规模物种群落组成差异的了解仍然有限。研究表明，根据从南极到北极（pole-to-pole）浮游植物的宏转录组（metatranscriptomes）和微生物 rDNA测序，极地和非极地上层海洋之间的环境差异强烈地影响了藻类微生物群落的生物多样性和基因活性的大尺度空间格局。藻类微生物群落中共存微生物的地理分化可以较好地用其β多样性的纬度温度梯度和相关断点来解释，平均断点为14℃±4.3，分隔了寒冷和温暖的上层海洋。随着全球变暖对海洋上部温度的影响，我们预计β多样性的断点将显著向两极移动。因此，藻类微生物群落的突变可能是由人为气候变化引起的。

论文ID

原名：The biogeographic differentiation of algal microbiomes in the upper ocean from pole to pole

译名：从南极到北极的上层海洋中藻类微生物群落的生物地理分异

期刊：Nature Communications

IF：14.919

发表时间：2021.09.16

通讯作者：Thomas Mock

通讯作者单位：东英吉利大学环境科学学院

DOI号：10.1038/s41467-021-25646-9

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25646-9

ISME Journal

科研| ISME Journal：微多样性表征冰川补给河微生物群落中普遍存在的系统发育分支

本文由蓝胖儿编译

摘要：冰川补给河（Glacier-fed streams，GFS）是一种极端的、可能迅速消失的生态系统，但它们拥有多种微生物群落。尽管最近对GFS微生物组的了解有所增加，但仍然不知道哪些微生物分支在这些生态系统中是成功的，也尚不了解其潜在的作用机制。与其他分支相比，生态上成功的分支应该在GFSs中更普遍，这反映为分支的系统发育转换明显较低。然而，目前缺少评估这种模式的方法。本研究开发并应用了一种新的分析框架 “phyloscore分析”，以识别新西兰的20个GFSs沉积物微生物组中比其他分支具有更低的空间系统发育转换的分支。这些分支的α-多样性和丰度分别占群落的44%和64%。此外，它们的α-多样性和丰度随着沉积物叶绿素a的减少而增加，这证实了它们在缺乏初级生产力的GFS中的生态成功。这些分支也比其他分支含有更高水平的假定微多样性，这可能解释了它们在GFSs中的高患病率。随着冰川的减少，这种迄今未知的微多样性可能受到威胁，促使人们进一步探索GFS微生物群的基因组和功能。

论文ID

原名：Microdiversity characterizes prevalent phylogenetic clades in the glacier-fed stream microbiome

译名：微多样性表征冰川补给河微生物群落中普遍存在的系统发育分支

期刊：ISME Journal

IF：10.302

发表时间：2021.9.15

通讯作者：Stilianos Fodelianakis & Tom J. Battin

通讯作者单位：瑞士洛桑联邦理工大学建筑，工程和环境学院

DOI号：10.1038/s41396-021-01106-6

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41396-021-01106-6

mSystems

观点| mSystems：在微生物组研究中弥补分析与微生物科学之间的差距

本文由大头虾编译

摘要：微生物组代谢产物影响人类、动物和环境健康，但这些化合物的多样性和功能作用才刚刚开始阐明。全面分析这些分子将是一个重大的挑战，因为它需要在分析方法方面的专业知识，如质谱分析法（mass spectrometry）和核磁共振光谱法（nuclear magnetic resonance spectroscopy），这些是许多传统微生物学家或微生物生态学家不具备的技能。这使得想要了解微生物代谢物在微生物系统中的作用的微生物组科学家以及生成和解释复杂代谢组数据集所需的技能之间产生了一个鸿沟。为了弥补这一差距，微生物组科学家应该让分析化学家最大程度地理解数据的基本化学原理。相反，分析科学家被鼓励与微生物组科学家合作，以更好地理解代谢组学所提出的生物学问题，并更好地交流其复杂性。化学/生物学科之间更好的交流将进一步揭示维持人类和环境健康的微生物群中的“dark matter（暗物质）”。

关键词：分析、质谱分析法、代谢组、微生物组

论文ID

原名：Bridging the Gap between Analytical and Microbial Sciences in Microbiome Research

译名：在微生物组研究中弥补分析与微生物科学之间的差距

期刊：mSystems

IF：6.496

发表时间：2021.9.14

通讯作者：Robert A. Quinn

通讯作者单位：美国密歇根州立大学生物化学与分子生物学系

DOI号：10.1128/mSystems.00585-21

原文链接：

https://journals.asm.org/doi/full/10.1128/mSystems.00585-21

微生物代谢物鉴定和定量的光谱不确定性示意图（原文中图1）

科研| mSystems：蛇纹岩化含水层的微生物群落是通过强烈的同时扩散限制和选择构建而成的

本文由PBE编译 

摘要：近年来，我们对地球地下生境的认识越来越深，对理解其中所包含的生物多样性也不断提高。大多数研究依赖于单一的采样点，而未考虑地下环境及其微生物群的长期动态。蛇纹岩化是指地下含水层生境中超镁铁质岩石的水蚀变过程。本文通过对海岸山脉蛇纹岩的超基性含水层中微生物、水文和地球化学的多年时间序列进行生态建模，表明群落构建受未主导过程（既不是随机也不是确定[选择]过程单独导致的构建过程）控制。通过描述含水层水文地质特征和微生物群落对环境的适应性，进一步评估群落组成的控制因素。分析表明，含水层中的低渗岩石限制了微生物群在相邻位置井内的扩散。微生物群落的Alpha和beta多样性、宏基因组和宏转录组数据表明，高pH和低可溶无机碳对单个井内的微生物群落具有强烈的环境选择作用。本文发现在极端pH值施加的强选择和缓慢流体流动施加的扩散限制造成生态漂变增强，进而导致群落的未主导构建过程。强烈的环境选择与地下极低的扩散相结合，导致微生物群落多样性低，这些微生物群落很好地适应极端的pH条件，并随着时间的推移受到随机性（生态漂变）增强的影响。 

关键词：蛇纹岩化，地下水，群落构建，极端pH，微生物生态，深地下，硬岩含水层

论文ID

原名：Microbial Communities in a Serpentinizing Aquifer Are Assembled through Strong Concurrent Dispersal Limitation and Selection

译名：蛇纹岩化含水层的微生物群落是通过强烈的同时扩散限制和选择构建而成的

期刊：mSystems

IF：6.496

发表时间：2021.9.14

通讯作者：Matthew O. Schrenk

通讯作者单位：美国密歇根州立大学地球与环境科学系

DOI号：10.1128/mSystems.00300-21

原文链接：

https://journals.asm.org/doi/full/10.1128/mSystems.00300-21

Geoderma

科研| Geoderma：一个时空框架揭示了奇瓦瓦沙漠生物结皮微生物和微区系群落的不同因素

本文由鼻涕编译

摘要：生物结皮是土壤表层由自养和异养微生物组成的群落，它们影响着旱地内的养分循环、植物性能、土壤水文和稳定性。生物结皮的群落组成大多被认为是由非生物因素驱动的，但细菌、真菌、原生生物和微型动物群的结构却很少被同时或随着时间的推移记录。该研究对奇瓦瓦沙漠北部两种不同植物生境的三种生物结皮的微生物（细菌和真菌）和微动物区系（原生生物和微型动物群）的组成、丰度和多样性进行了连续三个季节的研究。通过磷脂脂肪酸分析（phospholipid fatty acid analyses ，PLFA）鉴定微生物类群，包括放线菌、其他革兰氏阳性菌、其他革兰氏阴性菌、根瘤菌丛枝菌根真菌和腐生真菌。微型动物，包括线虫、缓步动物、轮虫、变形虫、纤毛虫和鞭毛虫，通过显微镜进行计数。微生物群落受生物结皮类型的影响最大，微区系群落受采样季节的影响最大，季节也与不同的指示类群相关。此外，微生物群落与生物结皮的化学性质有关，生物结皮的化学性质随季节和周围植被的变化而变化，而微区系群落则不随季节变化而变化。在以氰酸盐为主的结皮中，微生物群落和微区系的结构具有较强的相关性。该研究结果强调了可能存在的食物网相互作用，并提供了证据，表明了与生物结皮相关的微生物和微区系类群在时间上是动态的，并由不同的驱动因素构成。

关键词：生物结皮；微生物群落；季节；植被；旱地土壤

论文ID

原名：A spatiotemporal framework reveals contrasting factors shape biocrust microbial and microfaunal communities in the Chihuahuan Desert

译名：一个时空框架揭示了奇瓦瓦沙漠生物结皮微生物和微区系群落的不同因素

期刊：Geoderma

IF：6.114

发表时间：2021.09.14

通讯作者：Haneen Omari

通讯作者单位：新墨西哥州立大学生物系

DOI号：10.1016/j.geoderma.2021.115409

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706121004894

研究地点图和实验设计概念图（原文中图1）

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