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湿地芦苇根系微生落组成与环境应用 Review

王东麟, 柏耀辉, 曲久辉

《工程(英文)》 2022年 第9卷 第2期   页码 42-50 doi: 10.1016/j.eng.2021.05.016

摘要: 尽管如此,对芦苇根系微生落的基本组成及每一类微生在污染物去除中的作用仍不清晰。本文总结了已有对芦苇根系微生落(包括细菌、古菌及真菌)在生态及生化方面的研究。基于下一代测序,对不同环境条件下的微生落组成进行了分析。此外,利用培养方法进一步研究了微生落的功能特征,如铁的固定、有机物的降解、营养元素的转化等。芦苇根系微生落独特的结构和功能受芦苇种类及盐度等环境因素的高度影响。基于现有对芦苇根系微生落的研究,我们建议在人工湿地中应用和强化合成微生落和铁锰氧化物基质,以提高湿地的水净化性能。

关键词: 芦苇     根系微生     微生落组成     污染修复     人工湿地    

一种通过检测特定粪便微生来评估人体肠道微生稳态的方法 Article

Zhongwen Wu, Xiaxia Pan, Yin Yuan, Pengcheng Lou, Lorina Gordejeva, Shuo Ni, Xiaofei Zhu, Bowen Liu, Lingyun Wu, Lanjuan Li, Bo Li

《工程(英文)》 2023年 第29卷 第10期   页码 110-119 doi: 10.1016/j.eng.2023.03.007

摘要:

Research on microecology has been carried out with broad perspectives in recent decades, which has enabled a better understanding of the gut microbiota and its roles in human health and disease. It is of great significance to routinely acquire the status of the human gut microbiota; however, there is no method to evaluate the gut microbiome through small amounts of fecal microbes. In this study, we found ten predominant groups of gut bacteria that characterized the whole microbiome in the human gut from a largesample Chinese cohort, constructed a real-time quantitative polymerase chain reaction (qPCR) method and developed a set of analytical approaches to detect these ten groups of predominant gut bacterial species with great maneuverability, efficiency, and quantitative features. Reference ranges for the ten predominant gut bacterial groups were established, and we found that the concentration and pairwise ratios of the ten predominant gut bacterial groups varied with age, indicating gut microbial dysbiosis. By comparing the detection results of liver cirrhosis (LC) patients with those of healthy control subjects, differences were then analyzed, and a classification model for the two groups was built by machine learning. Among the six established classification models, the model established by using the random forest algorithm achieved the highest area under the curve (AUC) value and sensitivity for predicting LC. This research enables easy, rapid, stable, and reliable testing and evaluation of the balance of the gut microbiota in the human body, which may contribute to clinical work.

关键词: Gut microbiota     Machine learning     Microbial dysbiosis     Quantitative polymerase chain reaction     Chinese cohort    

氯霉素及其产物降解菌在长期驯化过程中的微生落和关键基因演替模式

张家禹, 周开颜, 郭芳亮, 雷华新, 赵仁鑫, 林琳, 李晓岩, 李炳

《工程(英文)》 2023年 第31卷 第12期   页码 59-69 doi: 10.1016/j.eng.2023.07.009

摘要: 生物处理广泛应用于水体污染物的去除,而功能微生的性能决定了其效果。本研究从活性污泥中驯化了一个具有强大CAP降解能力的菌。对硝基苯甲酸(PNB)和2,2-二氯乙酸(DCA)是CAP生物和化学处理过程中产生的主要产物,它们也分别作为菌的唯一底物进行长期驯化。宏基因组分析揭示了2.5年驯化过程中微生落和关键功能基因的演替模式。通过长期驯化,参与CAP、PNB和DCA代谢的关键功能基因,包括CAP乙酰转移酶、CAP氧化还原酶、卤代酸脱卤酶和原儿茶酸双加氧酶,在菌中显著富集。本研究还发现pH和碳源对CAP的生物降解效率有显著影响。本研究驯化的菌和分离的菌株可用作加强CAP、PNB和DCA污染环境生物修复的微生资源。

关键词: 抗生素     生物降解     代谢作用     微生落演替     宏基因组    

肝硬化患者胃黏膜微生特征及其与胃肠道症状的相关性分析 Article

陈燕飞, 郭静, 陈春雷, 石鼎, 方戴琼, 季峰, 李兰娟

《工程(英文)》 2021年 第7卷 第4期   页码 507-514 doi: 10.1016/j.eng.2020.04.014

摘要:

研究表明,肝硬化患者的口腔和肠道微生与健康人群存在差异。胃位于口腔和肠道之间,关于其黏膜微生结构所知甚少。本研究采用16S rRNA焦磷酸测序技术分析了肝硬化患者和对照组的胃黏膜微生。研究发现,组织学和测序法均证实肝硬化患者幽门螺杆菌感染率显著降低。在幽门螺杆菌阴性人群中,可以按细菌组成结构将胃黏膜微生分为4个聚类,其中聚类1和2主要是肝硬化患者,聚类3主要是健康人群,而聚类4中肝硬化患者和健康人群各占一半左右。在功能基因分类上,相对而言,聚类2缺乏涉及遗传信息处理以及与聚糖生物合成和代谢相关的功能基因。胃黏膜菌结构表现为聚类2的患者胃肠道症状更严重,既往内镜下曲张静脉的治疗率显著高于其他组。虽然幽门螺杆菌阴性的胃黏膜微生结构表现出相当大的异质性,但特定的胃微生与临床特征之间仍然存在相关性。

关键词: 微生    肝硬化     症状     静脉曲张     胃镜    

人体微生态与健康

王保红, 姚铭飞, 吕龙贤, 凌宗欣, 李兰娟

《工程(英文)》 2017年 第3卷 第1期   页码 71-82 doi: 10.1016/J.ENG.2017.01.008

摘要:

数以万亿计的微生寄生于人体表面和体内,并与人类起演变多种环境因素可影响胃肠道微生的平衡,这些改变与人体健康和疾病密切相关本文重点关注人体微生与宿主之间的相互作用,总体概括微生在人体基本生命过程中以及主要疾病中起的作用,如感染性疾病肝脏疾病胃肠道肿瘤、代谢疾病呼吸系统疾病精神或心理疾病和自身免疫疾病等。我们还综述了微生研究相关术的重要进展,如DNA 测序、代谢组学和基于计算生物信息学的蛋白质组学目前对人类微生态的研究已经更加复杂和全面建议研究应更多关注–宿主微生的相互作用和因果关系,这有助于我们更好地了解肠道微生在人类健康和疾病中的作用

关键词: 微生     健康     传染病     肝病     肠道恶性肿瘤     代谢紊乱     微生技术     益生菌    

微生安全产业发展策略研究

宋仲戬,李曼,胡梁斌,王春明,鲁曦,刘开辉,张丽佳,宇岩,吴清平

《中国工程科学》 2021年 第23卷 第5期   页码 79-85 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.05.010

摘要:

微生安全是新时期我国社会与经济健康发展的根本保障,是国家粮食安全、公共卫生、社会稳定的重要支撑。本文梳理了我国微生安全产业发展面临的问题,结合微生安全产业的政策环境,分析了微生安全产业的发展需求和现状;在明晰微生安全产业国内外发展格局的基础上,综合归纳了制约我国致病微生检测与控制技术创新及应用研发的瓶颈,提出了构建我国微生安全产业的发展规划。研究建议,强化微生安全创新研究平台建设;构建微生安全科学大数据库,以人才建设驱动能力提升;壮大微生安全龙头企业,以标准规范保障产业发展;强化微生安全领域的重大系统创新和工程技术研究,探索出我国微生安全产业的高质量发展路径

关键词: 微生安全     微生检测     微生诊断     微生防控     核酸检测    

我国农业微生产业发展研究

周杨,邓名荣,杜娟,宋仲戬,吴清平,朱红惠

《中国工程科学》 2022年 第24卷 第5期   页码 197-206 doi: 10.15302/J-SSCAE-2022.07.007

摘要:

农业微生产业作为利用农业微生资源和生物技术形成的生物科技产业和高增值农业,涉及种植业、养殖业、农业环境等,在保障粮食安全、提升耕地质量本文从微生肥料、饲用微生产品、微生农药、酶制剂微生产品、农业废弃物资源化利用等方向,梳理了我国农业微生产业的发展现状,进而总结了农业微生技术与产业发展趋势;在研判种质资源、技术研究、产品研发、行业标准等农业微生产业发展面临问题的基础上,提出了布局科研平台专项、建设数据信息系统、加强微生种业创新、构建法律法规体系等重点举措。建立完善的产业政策体系和相关配套措施,健全农业微生产业创新体系,孵化参与国际竞争的高科技企业,以此保障我国农业微生产业高质量发展。

关键词: 农业微生;产业发展;微生肥料;饲用微生微生农药;酶制剂微生微生种业    

人体胃肠道–菌相互作用的工程学研究模型

Marc Mac Giolla Eain, Joanna Baginska, Kacy Greenhalgh, Joëlle V. Fritz, Frederic Zenhausern, Paul Wilmes

《工程(英文)》 2017年 第3卷 第1期   页码 60-65 doi: 10.1016/J.ENG.2017.01.011

摘要:

研究宿主–胃肠道微生的相互作用已经成为管理人类健康和疾病的关键组成部分。微生理系统的发展正在为研究人员提供前所未有的对于这种复杂关系的获取和理解。这些系统结合了微型工程、微流体和细胞培养的优点,来创建人类肠道中普遍存在的环境条件。在这里我们提出的HuMiX(人类微生交联对话) 平台,是一个利用这种多学科方法提供具有代表性的人体胃肠道的体外模型系统,用于研究宿主–微生分子的相互作用。我们总结了使用该平台获得的概念验证结果,强调其对于大大增强我们对宿主–微生相互作用了解的潜力,且其可能对药物、食品和营养以及医疗保健行业产生的巨大影响。

关键词: 微生     微流体     肠道芯片     HuMiX    

我国微生产业发展战略研究

杜娟,马连营,马爱进,刘龙,于晴,吴清平

《中国工程科学》 2021年 第23卷 第5期   页码 51-58 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.05.007

摘要: 在推进健康中国建设的重大机遇面前,发展微生产业对于区域科技创新、产业高质量发展、保障健康并改善民生等具有积极意义。本文阐述了微生产业发展的宏观需求,从产业布局、技术进展角度梳理了国际微生产业发展现状,进而总结产业发展趋势;从产业政策环境、产业规模的角度概括我国微生产业发展态势,对微生安全、微生健康、微生制造、微生医药等产业细分方向的发展现状进行调研,据此剖析发展面临的挑战。研究认为,建设系统化的大科学设施、发展产业化的系列技术、推动微生资源的产业化应用,是我国微生产业发展的关键举措。加强微生高技术产业关键核心技术研发,推动建立协同创新发展的产业政策体系,围绕微生创新平台实施创新驱动并集中打造产业集群,对提升我国微生产业发展水平具有重要作用。

关键词: 微生产业     微生安全     微生健康     微生医药     微生制造     大科学设施     产业化应用    

微生药物产业现状与发展趋势

于晴,黄婷婷,邓子新

《中国工程科学》 2021年 第23卷 第5期   页码 69-78 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.05.009

摘要:

微生来源的天然产物药物具有结构多样、活性优良等优点,临床应用潜力巨大。本研究系统分析了我国微生药物产业发展现状,梳理了微生种质资源利用、优良菌种筛选和发酵工艺优化、菌株工程化改造、新型微生药物创制等技术趋势,助力我国破解产业瓶颈、加速产业升级。我国现代微生药物产业已经具备了坚实的资源和技术基础,但与国际领先水平有一定的差距。本研究针对产业面临的机遇与挑战,从建立统筹创新的微生医药大科学装置、加强微生药物基础研究和技术自主研发、构建战略性人才引育系统、形成体系化产业激励政策等四个方面提出了发展建议。

关键词: 微生药物     发展趋势     生物活性     微生代谢     合成生物   

微生组分析技术的发展趋势:从单细胞功能成像到菌大数据

徐健, 马波, 苏晓泉, 黄适, 徐欣, 周学东, 黄巍, Rob Knight

《工程(英文)》 2017年 第3卷 第1期   页码 66-70 doi: 10.1016/J.ENG.2017.01.020

摘要:

方法学创新一直是微生组学研究的核心驱动力。我们认为在未来五到十年,微生组的方法学体系在研究理念与技术平台方面将发生三大变革:①从监测菌“结构”变化向监测菌“功能/状态”变化的变革;②从细胞&在这里我们针对实现上述三大方法学变革需要克服的关键科学或技术挑战,重点介绍了部分中国微生组分析方法学研究团队及其国际合作伙伴的最新工作进展。我们相信中国微生组计划应把握住当前这一重要机遇,通过在微生组分析方法学前沿开展富有雄心、远见、创意与竞争力的交叉合作研究,为国际微生组计划贡献一系列“中国制造”的新方法、新工具和新仪器

关键词: 微生    方法学创新     单细胞分析     大数据     中国微生组计划    

宿主微生组内的基因组突变——适应性进化或净化选择 Review

张家超, Rob Knight

《工程(英文)》 2023年 第20卷 第1期   页码 96-102 doi: 10.1016/j.eng.2021.11.018

摘要:

二代测序技术转变了人们评估宿主相关微生区系和微生组的分类组成功能的能力。未来10 年将会开展更多的人类微生组研究,特别是那些探索微生组内基因组突变的研究。本文聚焦于微生组内菌株之间的共同进化,塑造了宿主肠道微生种内和种间的菌株水平多样性。还探讨了微生基因组突变与常见代谢疾病之间的关联,以及病原体和益生菌在入侵和定植过程中的适应性进化。最后,讨论了注释和分析微生基因组突变方法和算法的研究进展。

关键词: 肠道     基因组突变     适应性进化     净化选择     单核苷酸变异    

Tetrasphaera富集的强化生物除磷微生组的时间动态和效能关联 Article

王慧, 王玉波, 张国庆, 赵泽, 鞠峰

《工程(英文)》 2023年 第29卷 第10期   页码 168-178 doi: 10.1016/j.eng.2022.10.016

摘要:

基于16S rRNA扩增子测序技术对全球污水处理厂(WWTP)强化生物除磷(EBPR)工艺中微生落的研究表明Tetrasphaera是丰度最高的聚磷菌(PAOs)。本文通过“自上而下”的方法利用复合碳源和低浓度烯丙基硫脲构建了Tetrasphaera富集的EBPR微生组,其16S序列的丰度在第 113 天可达 40%。Tetrasphaera富集的微生组具有高的营养物去除效率,可以实现约85% 的磷(P)去除和约80%的氮(N)去除,其污泥灰分中的P回收率相较于普通污水处理厂活性污泥提高了 23.2并且显着降低了氨氧细菌Nitrosomonas和PAOs的潜在竞争者 Brevundimonas Paracoccus 的相对丰度,促进了 EBPR 微生组的建立本研究为通过烯丙基硫脲促进Tetrasphaera富集的微生组建立提供了新的认知,或可用于指导未来污水处理系统工艺的升级和优化,从而帮助实现高浓度废水的同步脱氮除磷。

关键词: 强化生物除磷(EBPR)     聚磷微生 (PAOs)     Tetrasphaera     微生    磷回收    

微生电合成中链脂肪酸 Article

褚娜, 郝雯, 吴清莲, 梁勤军, 蒋永, 梁鹏, 任智勇, 曾建雄

《工程(英文)》 2022年 第16卷 第9期   页码 141-153 doi: 10.1016/j.eng.2021.03.025

摘要:

微生电合成(MES)使用微生催化剂和电化学手段促进CO2生物转化,也应用于有机废物生物炼制。再次,分析了电化学手段促进有机废物生物炼制产MCFA的潜力。最后,从多级反应、底物供应、产物提取、微生代谢路径等角度展望了未来发展方向。

关键词: 电发酵     微生电化学     产乙酸菌     碳链延长     电活性微生    

我国微生制造产业的发展现状与展望

毕心宇,吕雪芹,刘龙,陈坚

《中国工程科学》 2021年 第23卷 第5期   页码 59-68 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.05.008

摘要:

在我国“绿色生产,节能减排”政策的倡导下,微生制造产业飞速发展,涉及农业、食品、能源、化工等多领域,并产生了良好的经济效益与社会价值本文阐述了全球微生制造产业的发展态势,分析了我国微生制造产业在发酵食品、生物肥料、酶制剂、生物基、生物质能领域的发展现状,全面解析我国微生制造产业发展的机遇与挑战。研究表明,我国微生制造产业涉及多个领域,研发技术不断改革创新,一些发酵大宗产业生产水平位居世界前列,新菌种新产品持续增多,工业生产规模逐步扩大。与此同时,我国微生制造产业也面临着核心菌种自主率低,前沿科研技术垄断,关键生产设备依赖进口等挑战。研究建议,我国微生制造产业应提高自主研发能力,增强产业间的交叉创新,开发智能化工业生产设备,加速科研成果转化和工业化生产,实现我国微生制造产业的跨越式发展。

关键词: 微生制造产业     产业类型     SWOT 分析     科技创新    

标题 作者 时间 类型 操作

湿地芦苇根系微生落组成与环境应用

王东麟, 柏耀辉, 曲久辉

期刊论文

一种通过检测特定粪便微生来评估人体肠道微生稳态的方法

Zhongwen Wu, Xiaxia Pan, Yin Yuan, Pengcheng Lou, Lorina Gordejeva, Shuo Ni, Xiaofei Zhu, Bowen Liu, Lingyun Wu, Lanjuan Li, Bo Li

期刊论文

氯霉素及其产物降解菌在长期驯化过程中的微生落和关键基因演替模式

张家禹, 周开颜, 郭芳亮, 雷华新, 赵仁鑫, 林琳, 李晓岩, 李炳

期刊论文

肝硬化患者胃黏膜微生特征及其与胃肠道症状的相关性分析

陈燕飞, 郭静, 陈春雷, 石鼎, 方戴琼, 季峰, 李兰娟

期刊论文

人体微生态与健康

王保红, 姚铭飞, 吕龙贤, 凌宗欣, 李兰娟

期刊论文

微生安全产业发展策略研究

宋仲戬,李曼,胡梁斌,王春明,鲁曦,刘开辉,张丽佳,宇岩,吴清平

期刊论文

我国农业微生产业发展研究

周杨,邓名荣,杜娟,宋仲戬,吴清平,朱红惠

期刊论文

人体胃肠道–菌相互作用的工程学研究模型

Marc Mac Giolla Eain, Joanna Baginska, Kacy Greenhalgh, Joëlle V. Fritz, Frederic Zenhausern, Paul Wilmes

期刊论文

我国微生产业发展战略研究

杜娟,马连营,马爱进,刘龙,于晴,吴清平

期刊论文

微生药物产业现状与发展趋势

于晴,黄婷婷,邓子新

期刊论文

微生组分析技术的发展趋势:从单细胞功能成像到菌大数据

徐健, 马波, 苏晓泉, 黄适, 徐欣, 周学东, 黄巍, Rob Knight

期刊论文

宿主微生组内的基因组突变——适应性进化或净化选择

张家超, Rob Knight

期刊论文

Tetrasphaera富集的强化生物除磷微生组的时间动态和效能关联

王慧, 王玉波, 张国庆, 赵泽, 鞠峰

期刊论文

微生电合成中链脂肪酸

褚娜, 郝雯, 吴清莲, 梁勤军, 蒋永, 梁鹏, 任智勇, 曾建雄

期刊论文

我国微生制造产业的发展现状与展望

毕心宇,吕雪芹,刘龙,陈坚

期刊论文