百迈客微生物事业部自成立以来，与全国多家科研院校合作，提供高质量的测序服务，具有丰富的项目经验，据不完全统计，百迈客微生物领域合作文章累计影响因子2000+。文章见刊于《Cell Host & Microbe》、《Water Research》、《Journal of Hazardous Materials》、《Gut Microbes》、《Bioresource Technology》等高水平杂志。
近日，百迈客客户文章不断，喜报频频，在恭喜老师论文发表的同时，我们对文章进行了解读，分享给各位读者，本期分享的为微生物多样性在环境样品中研究的成功案例，希望能够为各位老师提供研究思路。
成功案例一：IBR方法评估（微生物多样性，酶活，功能基因）毒性得到双氯磺草胺毒性高于氯酯磺草胺
期刊：Journal of Hazardous Materials
影响因子：10.584
发表时间：2021.6
合作单位：山东农业大学资源与环境学院
研究方法：微生物多样性+功能基因qPCR+酶活+IBR
文章简介
该论文通过16S rRNA基因测序、qPCR、酶活检测以及IBR评估等方法，研究了两种除草剂（氯酯磺草胺和双氯磺草胺）不同浓度下所造成的土壤微生物、土壤中酶活力变化。结果表明，不同浓度的除草剂对土壤微生物群落组成造成了不同程度的影响，且两种除草剂影响后的土壤微生物组成显著不同。两种除草剂对土壤内氮循环及碳循环相关功能基因均产生影响，整体而言，双氯磺草胺产生的效果更显著。两种除草剂对土壤中固氮相关酶活均有促进作用，使用综合生物标志物响应法（IBR）对他们的环境毒性进行了比较与评估，发现双氯磺草胺的环境毒性高于氯酯磺草胺。
图1.除草剂处理后土壤微生物组成差异
成功案例二：不同地点所含重金属和抗生素含量不同，抗生素抗性基因转移受到来源、抗生素及重金属影响
期刊：Environmental Pollution
影响因子：8.072
发表时间：2021.11
合作单位：河南师范大学环境学院
研究方法：微生物多样性+抗生素抗性基因qPCR
文章简介
抗生素耐药性是影响生态系统健康和公共卫生的一个日益严重的问题。该研究在中国新乡16个采样点调查了9个耐药基因(ARGs)和3个移动遗传元件(MGEs)及其与抗生素、重金属和微生物群的关系。医院排出物中氟喹诺酮类(fluoroquinolones)含量最高，动物粪便中土霉素（oxytetracycline）含量最高。动物粪便中锌和铜含量最高，可能影响intI1和aac(6’)-Ib基因的扩散。氨基糖苷类和磺胺类耐药基因(aac(6 ‘)-Ib、aadA和sul1)是该地区主要ARGs。此外，除sul1基因外，动物粪便中ARGs和MGEs的检出量均高于医院污水。另一方面，污水处理厂（MWWTPs）中抗生素(29.76-100%)、重金属(31.25-100%)和ARGs(1-3个数量级)的不完全去除导致这些污染物在下游河流中积累。网络分析表明，ARG的潜在宿主(Jeotgalibaca、Atopostipes、Corynebacterium_1等)在动物粪便中比在医院污水中更占优势，表明与医院污水相比，ARG在动物粪便中的转移潜力更高。这些结果为抗生素、重金属、ARGs和微生物从人类和动物源通过MWWTP排放和施肥向接收环境的不同迁移和传播途径提供了有用的见解。
图2.RDA分析和网络图分析
成功案例三：牛血清白蛋白通过肠道菌群免疫轴加重Klotho缺陷小鼠巨噬细胞M1活化和肾脏损伤
期刊：International Journal of Biological Sciences
影响因子：6.58
发表时间：2021.2.2
合作单位：上海复旦大学附属华山医院
研究方法：微生物多样性+qPCR+Western blot
文章简介
Klotho表达异常可导致肾脏损伤和慢性肾脏疾病，但其潜在机制尚不清楚。在该研究中，使用低剂量牛血清白蛋白(BSA)处理Klotho+/-小鼠和野生型小鼠。病理检查表明BSA-Kl-/+组小鼠肾小球胶原沉积和纤维化面积明显大于BSA-WT组。BSA-Kl-/+小鼠血清超氧化物歧化酶、丙二醛、肌酐和尿素水平显著升高。肠道菌群16S rRNA v3-v4区序列分析表明，BSA-K1-/+小鼠的Dubosiella、Akkermansia、Alloprevotea和Lachnospiraceae属的相对丰度显著高于BSA-WT小鼠，而Allobaculum和Muribaculaceae属的相对丰度显著低于BSA-WT小鼠。KEGG分析显示，BSA-Kl-/+小鼠体内信号转导、外源生物降解代谢和脂质代谢的代谢途径显著增加。流式细胞仪检测表明BSA-KL-/+小鼠外周血CD68+/CD11b+细胞比例明显高于BSA-WT小鼠。QPCR和Western blot结果显示BSA-KL-/+小鼠MΦ-1细胞中Klotho和Nrf2的表达明显降低。结果表明，在牛血清白蛋白治疗的Klotho缺陷小鼠肠道微生物菌群失衡引起的免疫激活和慢性炎症过程中，单核巨噬细胞M1细胞NRF2/NF-κB信号通路蛋白表达的紊乱导致炎症和肾脏损伤的加重。
图3.BSA通过肠道菌群-免疫轴加重klothod缺陷小鼠巨噬细胞M1激活和肾脏损伤。
以上论文的测序和部分数据分析工作由北京百迈客生物科技有限公司完成。如您有任何疑问，欢迎讨论区留言或者发邮件给我们（邮箱地址：tech@biomarker.com.cn）
总结
通过以上三篇文章，我们可以发现，当研究某一个问题时（如本文的除草剂毒性，抗生素抗性基因等），一般研究思路为：1）综合考虑环境中存在影响因素，如除草剂浓度，微生物群落变化等；2）分组设计和样本收集，根据研究目的进行样本收集，常见样本类型包括土壤样品等；3)检测分析，包括环境样品理化性质表征，微生物组检测分析，土壤酶活检测，qPCR等；4）数据统计，差异物种分析，理化性质分析和差异基因分析等。通过对多种数据进行相关性分析进而可以得到研究问题与多因素相关分析结果。
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参考文献：
1.Zhang Y, Zhang J, Shi B, et al. Effects of cloransulam-methyl and diclosulam on soil nitrogen and carbon cycle-related microorganisms[J]. Journal of Hazardous Materials, 2021: 126395.
2.Yuan W, Zeng X, Cao Y, et al. Distribution of antibiotic resistance genes from human and animal origins to their receiving environments: A regional scale survey of urban settings[J]. Environmental Pollution, 2021: 118512.
3.Lai L, Li Y, Liu J, et al. Bovine serum albumin aggravates macrophage M1 activation and kidney injury in heterozygous Klotho-deficient mice via the gut microbiota-immune axis[J]. International journal of biological sciences, 2021, 17(3): 742.
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