前言：中文期刊网精心挑选了微生物组学研究范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
微生物组学研究范文1
关键词：高中生物；趣味实验教学；授课效率
生物是由理论和实验共同构成的学科，在生物教学的过程中实验教学是非常重要的一种教学方式，为使学生能够更加享受教学过程，在教学中能够充分发挥出主体作用，在高中生物教学过程中我们引入了趣味实验教学，从而在凸显出生物实验重要性的同时充分发挥出教学的趣味性，从而使学生在教学的过程中能够寓教于乐，从而更加享受课程，学习起来积极性也能充分发挥出来，最终使高中生物教学的效率得到极大的提升。
一、趣味验教学的重要性
1.激发学生学习的积极性
在传统生物教学中往往以教师授课为主，而学生往往处于较为被动的地位，这样学习知识往往效率低下。教师高中生物授课时为提升学生成绩只是增加作业的难度，而不是想办法增加教学的趣味性。最终导致学生只会应付考试，对高中生物学习的积极性不高，而趣味实验教学就能有效解决这一问题。在教学中教师可以借助实验教学的可操作性激发学生的积极性。
2.提升学生对知识的理解
高中生在学习知识时其知识体系还没有完全构建起来，学生对于很多生物概念还不能完全理解，在学习的过程中更多的只是机械记忆，在学习的过程中学生往往很难通过课本上简单的描述与教师教授去领悟到所要学习的知识点的精髓。而实验教学就是让学生在教学时通过观察去掌握知识，最终形成自身的知识体系的过程，这样通过实践所学习的知识不仅能让学生理解知识的探索过程，还能让学生对生物学知识的形成有深入的理解，这对学生掌握知识以及日后对于知识的运用都是有帮助的。而高中生物趣味教学在实验教学的基础上增加了教学的趣味性，让学生在学习的过程中能够把握教学的重点、难点，同时减轻了学习的负担，使整体教学过程更具吸引力。教师在教学的过程中要为学生设计容易理解的实验，以帮助学生通过实践，在寓教于乐的教学环境中去把握生物学的知识点，让学生能更直观地去了解较抽象的
概念。
二、趣味实验教学组织策略
在高中生物教学过程中教师与学生做到了对于趣味实验教学实施重要性的理解就要针对其重要性实施教学策略，从而使高中生物趣味实验教学的有效性得到最大限度的提升。
1.加强教学素质，提高学习兴趣
趣味实验教学实施有效性很大程度上取决于教师的组织能力，因此要想提升教学效率，首先要做到提升教师对于教学的组织能力。在教学设计上教师要提升自身的组织能力，让学生在学习过程中，能够得到递进式的成长，逐步体会到学习的乐趣。教师只有在真正了解物理实验教学的基础之上，才能够提升学生学习的积极性，从而使学生最终得到全面的提升。
如，在教授《脂肪的鉴定》这一部分知识时，在给学生讲解高中生物学的基本概念以后，教师就可以让学生结合所查阅的资料，自主进行染色、装片、镜检鉴定等实验步骤。教师在教学的过程中为学生提供充分的实验辅助，为学生提供适量的实验用具，有助于学生在学习过程中自身探索能力的极大提升，同时教师对于教学的宏观掌控有利于有效把握教学的方向，从而让学生对所学的知识自主探究，同时让学生对所学的知识有更深入的理解。
2.改进课程设计，提高授课效率
在高中生物趣味实验教学时教师在把握教材内容进行课程设计时，对于所要讲授的内容也要进行合理的课程设计。为了使教学更有效，教师应遵从新课改要求，在教学时以学生为主，采取合理的教学方式，从而使课堂组织效率最大化，这也是趣味教学必须采取的教学策略。
如，笔者在授课时就采用了翻转课堂这一教学模式。笔者针对所要讲授的内容，给学生准备了教学视频进行实验演示并在教学视频中揭示了这一实验与生活的关系，这样在授课时学生对所要学习的实验操作和意义都能有清楚的把握，增强了趣味实验教学的有效性。另外在教学过程中教师也应该高度重视演示实验的重要性，在进行教学时教师也应考虑到学生的需求，让学生在此过程中能受到启发，在实验教学的过程中培养学生科学严谨的
态度。
生物是一门探究性学科，因此生物实验教学是非常重要的。在高中生物教学过程中笔者认为教师首先应认识到实验教学重要性，在此基础上教师才能采取有效的教学组织策略，从而改进课程设计，应用有效的教学方式，最终使教学达到较好的效果，为学生对生物世界的探索插上一双翅膀。
参考文献：
微生物组学研究范文2
关键词 药物；微生物；放线菌；基因组学；研究；研发
中图分类号 Q939.93 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）21-0284-02
在临床药物学研发中，针对中药、化学药物及生物技术药物研究较多，而微生物药物方面的研究并不多。随着微生物次级代谢产物研究的增多，有关微生物新药的开发也越来越多，而且微生物药物还具有条件温和、易工业化生产及污染小等优点，加强微生物类药物研究和开发具有现实意义。
1 微生物药物的发展历程
人类认识微生物的历史悠久，但研究微生物药物的历史并不长，尤其是对微生物次生代谢产物方面的药物研究历史更短，至今不过70年。微生物药物中的青霉素是由英国的细菌学家在1929年发现的，20世纪40年代初学者Chain与Florey将青霉素应用到了临床治疗中。随后，从微生物次生代谢产物中发现了庆大霉素、红霉素、螺旋霉素及林可霉素等药物。随着医药学的发展，人们对疾病分子基础与药物作用机制越来越了解，还能在体外构建各类药物筛选的模型，极大地提升了微生物药物研制。微生物所筛选的生理活性物质中，除了抗生素外，在抗肿瘤用药、免疫抑制剂及酶抑制剂等领域也具有很大的药物开发价值。在近70年的微生物药物研究中，科学家从土壤、动物、植物、海洋中获取微生物，还有些微生物来自高寒、高温及高压等极端环境，而人类对微生物的了解仍然较少，还不到3%，在微生物代谢的产物当中，还存在着大量待开发的药物，需要人们进一步研究与开发。
2 微生物药物的特点
微生物药物是指微生物在生命活动过程中，产生的具有生理活性的次生代谢产物及其衍生物。近些年，随着其微生物次生代谢产物生理活性的研究，微生物中靶位确切的多糖及蛋白分子等活性物质被发现[1-2]。次级代谢产物难以用化学法进行合成，即使能合成也无法有效实现工业生产，若把小分子的物质进行化学修饰之后，可获得含有使用价值更高的微生物药物。与化学药物相比，微生物药物具有以下特点：一是微生物的生长周期较短，易选育菌种，易控制，可经大规模发酵进行工业化生产；二是微生物的来源非常丰富，筛选时不用特别考虑先导化合物，筛选几率也比较大；三是通过微生物药物合成改造，微生物药物生产能力得到很大提升，便于新微生物药物合成。微生物多样性使得临床医药的应用前景更为广阔。
3 微生物药物资源的研究
3.1 海洋微生物药物
在整个地球，面积最大的是海洋，海洋具有高压、高盐、高温及无阳光等自然特点。海洋中的微生物具有较特殊的遗传背景与代谢方式，可能产生功能及结构特殊的活性物质[3]。研究表明，海洋微生物中，近27%可产生抗菌类的活性物质，其分离出的代谢产物大多数含有生物活性。例如，Koyama等学者从海洋真菌中获得了新二萜药物。当前，从海洋微生物代谢产物当中，发现了很多结构特殊、新颖的活性物质，这些活性物质在陆地微生物中未发现过，因此海洋微生物药物是非常具有开发潜能的天然药物。
3.2 稀有放线菌微生物药物
多数活性物质源于普通的放线菌，但从普通放线菌当中获取新的活性物质几率下降，研究范围逐步拓展至稀有放线菌中。自20世纪50年代开始，有些稀有放线菌的代谢产物已应用到临床中，例如，庆大霉素、红霉素与安莎类等物质。目前，人类认知的放线菌种类不到实际种类的10%，放线菌微生物药物的研发还具有很大发展空间。
3.3 极端环境下的微生物药物
在高温、高酸、高盐及严寒等极端环境下，长期生长的微生物，其生理机制及基因类型均较为独特，代谢产物也比较特殊。现代所知的微生物药物资源种类占实际种类资源不到10%，而极端环境下的微生物更少，在极端环境中，更能发现未知的微生物药物资源。如近些年云南大学对青海及新疆等地区中极端环境下的微生物进行了系统研究，并获得了很多未知微生物，有效推进了微生物药物的研究和开发。
4 基因组学研究下的微生物药物开发
随着人类和微生物基因组学的深入研究，近5 000种蛋白或功能基因被认成潜在药物的靶标，这给微生物药物筛选及发现打下了基础，其药物靶标和基因组学研究发展紧密相关。根据统计可知，在2009年之前，整个世界有2 500余种病毒，其中，完成基因测序的真菌有100余种，细菌约600种。随着微生物基因组学计划和蛋白基因组学研究的不断深入，建起了相应的蛋白质数据库，对一些重大疾病的蛋白质结构进行了系统测定，剖析了蛋白质三维结构，并发现了一些具有药物作用的靶标[1]。从病原微生物看，功能性基因组的研究为致病基因及必需基因的确定奠定了基础，尤其是一般性病毒，整个基因组能编码约10个蛋白基因，而功能蛋白中4～6个是药物靶标。从细菌方面看，细菌基因组要比病毒基因多，细菌基因组多在4 Mbp左右，编码蛋白基因约数千个，独特必需基因有数百个，为潜在药物的靶标奠定了基础，对于真菌来说，有些致病真菌基因组已完全测序出来，因此具有真菌生长的基因为人类非同源基因预测提供了可能性，如假丝酵母基因组的序列当中，就发现了200余个基因，但人的基因组当中有些没有同源性，运用其潜在靶标可寻找到药物的靶点[4-5]。
5 我国微生物药物研发思考与展望
随着我国生命科技不断发展，医学领域对微生物资源越来越重视，微生物药物研发不断增多，其药物靶点不断被发现，在现代化学实体当中，超过10%为微生物药物，并且属于新衍生物研发。我国微生物资源非常丰富，但对微生物认识有限，尤其是海洋、植物及极端环境下的微生物研究较少，运用基因组学技术获取微生物衍生物中的药物，这已成为微生物新药获得的重要方式[6-8]。与发达国家比较，我国在微生物药物方面的研究比较欠缺，政府部门也应给予重视与支持，加强我国微生物药物方面的研究与开发，为人类的生命安全做出贡献。
6 参考文献
[1] 朱宝泉，胡海峰.微生物药物研究中新技术和新方法的应用[J].中国天然药物，2004，11（4）：3-8.
[2] 武临专，洪斌.微生物药物合成生物学研究进展[J].药学学报，2013，6（2）：155-160.
[3] 王霞.海洋微生物药物研究进展[J].天津化工，2012，4（4）：4-6.
[4] 陶阿丽，苏诚，余大群，等.微生物制药研究进展与展望[J].广州化工，2012，40（16）：17-19.
[5] 刘飞，伍晓丽.生物技术在微生物药物研究中的应用[J].重庆中草药研究，2007（1）：38-40.
[6] 陆茂林，司飞.微生物新药创制的思路与方法[J].中国天然药物，2006（3）：17-20.
微生物组学研究范文3
关键词：昆虫肠道；微生物；多样性
引言
昆虫肠道是微生物分布的一类特殊生境，存在种类繁多、数量庞大的微生物。昆虫肠道系统受多变的环境影响，因此这类微生态具有多样性，该多样性与昆虫种类、食性、杀虫剂抗性机制、宿主的生理功能等密切相关。近年来，随着社会发展，社会对环境保护高度重视，这促进了昆虫肠道微生物研究，同时测序技术高速发展，为该研究提供了技术支持。已经有很多学者着手研究昆虫与肠道微生物的共生关系。
1 昆虫肠道微生物的种类及研究方法
肠道微生物可分为常驻群落和过路群落，常驻菌群是在昆虫肠道中长期存在的；过路菌群是指不能在健康的动物肠道里长期停留的菌群。同时菌群可分为益生菌和病原菌，在数量上占有绝对的优势的菌群基本均为常住菌群和益生菌。有些肠道微生物能够与昆虫互利共生则为共生菌，包括兼性共生菌和专性共生菌，有些肠道微生物会对昆虫的生长发育造成明显影响，甚至可能导致寄主死亡，为寄生菌。
昆虫肠道微生物多样性检测方法包括传统培养检测方法、分子检测的方法（16S rRNA基因的分子检测方法、基于宏基因组学的检测方法等）。其中由于16S rRNA基因的分子检测操作相对简单，可以作为昆虫肠道微生物检测和鉴定的首选方法。
2 昆虫与微生物互作的研究意义
2.1 提供营养物质
昆虫肠道中的微生物，含有多种酶系统，参与代谢，在昆虫的生化反应中起着重要作用。已有报道证实了肠道微生物能合成特定的氨基酸、合成类脂、维生素、并含有固氮作用，如根瘤菌。有时肠道微生物本身也可以成为昆虫的食物，为昆虫提供营养物质。
2.2 挖掘具有特殊功能的微生物资源
昆虫与微生物互作的研究，有利于从昆虫肠道这一特殊生境中挖掘具有特殊功能的微生物资源。现已有研究，进行昆虫肠道微生物的分离，以产生高活性生物活性物质为筛选目标，筛选获得有重要应用价值的微生物菌株，如产抗菌、抗肿瘤、特殊酶等活性物质的微生物菌株，分离纯化所产生物活性物质，研究活性物质组成和特性，优化活性物质产生条件，更好地开发微生物资源以及利用生物活性物质。
2.3 昆虫与肠道细菌的免疫互作
肠道细菌与昆虫的免疫系统的存在着相互作用。免疫的作用机制对害虫的生物防治具有重要的意义。宿主昆虫与肠道细菌的免疫互作，是肠道细菌研究的一个难点。其免疫的机制可以用于抵御外来病原微生物的入侵，同时又能抑制肠道微生物的过度增殖。从中也不难看出，在长期的发展中，肠道细菌与昆虫的共生关系达到一种协同作用，相互妥协，两者在免疫系统上的相互作用促进了各自的发展。
3 昆虫肠道微生物多样性的影响因素
3.1 摄取的食物
昆虫种类的多样使得其肠道环境也有多样性。肠道是昆虫的重要消化场所，肠道微生物菌能对特定食物进行代谢、降解。不同的昆虫食性不同，摄取的食物种类也有所不同。研究表明，小菜蛾成虫中肠道内阿氏肠杆菌含量较高，而阴沟肠杆菌较少，小菜蛾幼虫专性取食十字花科植物，成虫主要取食蜂蜜，这可能是小菜蛾肠道微生物多样性改变的原因之一，即食性的改变。
3.2 宿主的生理功能
通^研究暗黑鲍金龟成虫肠道、卵以及不同龄期幼虫后肠内微生物的群落组成，可以观察到暗黑银金龟，在不同发育阶段的肠道微生物分子多态性。证实了宿主的生理功能的确影响昆虫肠道微生物多样性和分子的多态性。
3.3 杀虫剂抗性机制
昆虫杀虫剂抗性机制与昆虫肠道微生物的多样性有关，昆虫利用肠道微生物对杀虫剂产生抗性，昆虫肠道内若共生有能够降解杀虫剂的菌群，昆虫即可以对杀虫剂产生抗性，并降解杀虫剂，而且通过宿主昆虫与肠道细菌的免疫互作，也能使宿主对生物农药的抗性提高。通过对该机制的研究呢，也有利于对昆虫的生物防治。
4 结束语
昆虫肠道内含有数以万计的微生物，含有丰富的微生物资源。昆虫为肠道微生物提供一个相对特殊且较外界环境稳定的生境，于此同时，昆虫肠道微生物为昆虫提供营养物质、协助免疫系统，为昆虫的发育和代谢作出贡献。
现已有关于昆虫肠道微生物多样性方面的研究报告，也见少量从家蚕、白蚁、蟑螂等少数昆虫肠道进行微生物菌株分离的报道，如从蟑螂肠道中分离获得产抗菌蛋白的假单胞菌，从螳螂肠道中分离获得产抗肿瘤活性分子的霉菌菌株。基于现今科学技术的发展及社会发展，昆虫肠道微生物的研究应着重于以下几个方面。首先是通过昆虫肠道菌群不断探索新的害虫防治方法。根据肠道微生物的研究结果，可以有效进行害虫的生物防治。此外，目前人们已经对许多昆虫的肠道微生物种类进行了研究，但对很多肠道微生物的作用和功能并不太了解，尤其是人们对肠道微生物彼此的复杂关系、其在昆虫生理、发育中所起的具体作用、以及相应的机制尚知之甚少，因此应致力于研究、理解其互作关系的机制，并投之于研制、应用微生态制剂。同数十万计的昆虫种类相比，目前关于昆虫肠道微生物资源的发掘和利用，只能算是刚刚起步，有大量的昆虫种类还有挖掘具微生物资源的价值，肠道微生物有更多我们未知的功能需要被继续研究利用。
参考文献
[1]周洪英，孙波，吴洪丽，等.昆虫肠道微生物功能及家蚕肠道微生物研究进展[J].北方蚕业，2015，04：1-4+33.
[2]夏晓峰.小菜蛾中肠微生物多样性及其功能研究[D].福建农林大学，2014.
[3]鲁迎新，刘彦群，李群，等.昆虫肠道微生物多样性研究进展[J].河南农业科学，2016，11：1-7.
[4]黄胜威.暗黑鳃金龟幼虫肠道微生物分子多态性及纤维素降解菌多样性研究[D].华中农业大学，2012.
[5]相辉，黄勇平.肠道微生物与昆虫的共生关系[J].昆虫知识，
2008，05：687-693.
微生物组学研究范文4
关键词：宠物；微生物；传染病；共患病
中图分类号：S855；S82 文献标识码：B 文章编号：1007-273X（2017）02-0008-02
随着城镇化的进展和人们生活节奏的加快，人类物质生活条件越来越好，但是由于闲暇时间的减少、居住模式的变化、网络的影响，人们相互陪伴的时间减少，精神变得愈加空虚，为消除孤寂或出于娱乐而豢养宠物的数量随之快速上升。以往的宠物一般是犬、猫等哺乳类动物或者鸟类，易喂养也容易与人互动。现在除了哺乳类、鸟类，还有爬行类、两栖类、鱼类、昆虫类和节肢类等。宠物体内含有大量的微生物。稳定的微生物生态系统对宠物的健康成长意义重大。当体内微生物系统平衡被打破或者病原微生物入侵时，宠物的机体便遭受破坏。同时，当人们与宠物发生肢体接触时，宠物体内携带的致病微生物可进入人体内，且与人类致病菌发生组合和变异的机会也相应增多。狂犬病、流行性出血热、弓形虫病、口蹄疫等都与宠物有关。而近年来因为抗生素的广泛使用，使得致病微生物的耐药性增强，病菌、病毒的基因突变加快，各种耐药致病微生物不断出现。目前使用的多数抗生素，已对人类和动物身上携带的致病微生物不起作用了。
1 胃肠道微生物
宠物胃肠道微生物对宠物机体的影响最为重要，是宠物体内微生物研究中最为热门的研究方向。宠物体内胃肠道系统中存在数量巨大的微生物群落，在宿主胃肠道内形成微生态系统。
1.1 胃肠道微生物的作用
研究表明，消化道菌群、消化道环境与宿主三者之间相互影响、相互作用，共同参与食物代谢过程。这些微生物能有效帮助宠物避免感染，特别是胃肠道的感染，同时积极地与连接免疫细胞的黏膜相互作用[1]。另外，微生物菌群和宿主的共生可促进宠物的健康。因此，无菌宠物比具有完整胃肠道微生物群落的宠物更易感染疾病。随着对胃肠道微生物研究的深入，肠道微生物对宿主营养代谢或免疫调节的作用已逐渐被人们认识并接受。
1.2 水生宠物胃肠道微生物
目前，高等宠物肠道微生物与宿主代谢、免疫的关系和调控机制已成为研究热点。 然而对于水生宠物肠道微生物与宿主代谢、免疫的关系和调控机制的研究并不多。与陆生宠物相比，水生宠物处于更为复杂的生态环境之中， 其肠道微生物结构更为多样、复杂。近几年，国内外有一些学者对水生宠物肠道微生物开展了研究。主要研究方向不仅包括检测样品中微生物的组成，还包括水生宠物肠道微生物在宿主代谢、免疫中的作用。研究最早采用微生物纯培养方法。但是纯培养的方法在研究环境微生物组成时往往存在培养条件复杂或环境细菌难以进行纯培养等问题。后来，分子生物学技术逐步被应用到水生宠物肠道微生物研究中，如变性梯度凝胶电泳、末端片段长度多态性等指纹图。这些方法成本较低，但研究者难以通过这些技术直接了解样品中微生物的组成信息。高通量测序技术可有效解决这一问题。
1.3 胃肠道微生物研究方法的进展
胃肠道微生物被认为是药物、酶基因和其他新型产品的筛选来源。核酸分析表明，肠道中很大一部分微生物是无法体外培养的[2]， 因此要想全面认识肠道微生物， 就必须采用纯培养方法。
目前，对宠物胃肠道微生物研究方法应用最广也是最为基础的方法便是胃肠道微生物纯培养。但是纯培养方法受到多种因素限制，如培养基选择性、厌氧条件以及微生物相互作用等，导致至今通过纯培养方法可培养的微生物仍然只为哺乳类宠物胃肠道微生物群落的10%～20%[3]。
近年来， 随着分子生物W的发展应用，分子微生态技术使胃肠道微生态学研究迅速发展，其中应用最为广泛的是16SrRNA/DNA杂交和PCR技术[4]。但这一技术也存在局限，它无法探究宠物胃肠道中未培养微生物的遗传、代谢与生理免疫等情况。
2 微生物类传染病
2.1 常见宠物传染病
2.1.1 猫抓病 猫抓病是细菌性疾病，具有感染性，由巴尔通体菌属中的B.henselae感染所致的亚急性自限性传染病。如果被猫抓、舔或者咬伤皮肤后容易感染得病。猫、狗是该病的常见传染源，尤其幼猫更易传染。
2.1.2 狂犬病 狂犬病是由狂犬病毒引起的一种中枢神经系统急性传染病，又称恐水症。一般通过病兽齿咬而传染，如病犬病猫。目前没有有效的治疗，所以只能通过给宠物猫狗注射疫苗以降低传染。
2.1.3 鼠咬热 鼠咬热一般由家鼠咬伤引起，其次为猫、犬、猪等，病原体是小型螺旋菌或念珠状杆菌。治疗用红霉素，以防鼠为主。
2.2 非常见宠物传染病
2.2.1 兔热病 兔热病由土拉伦斯杆菌引起，主要传染源是兔和鼠类。链霉素效果最好，也可以用庆大霉素、四环素、氯霉素治疗。同时做好在流行地区接种减毒活疫苗。
2.2.2 马鼻疽 马鼻疽是一种由马鼻疽假单胞杆菌引起的马、驴及骡的传染病，人因接触病畜感染，马是主要传染病，次之为山羊、猪和狗。因此，对患者要做好隔离治疗。预防首先隔离和处理病马，重视对该病的预防知识宣传。
3 微生物类疾病的预防与控制
3.1 抗微生物药品
抗微生物药品多年前便已投入临床兽医使用中。抗微生物药是指可抑制或杀灭病原微生物的药剂，主要适用于全身感染。抗微生物药包括抗生素、化学合成抗菌药、抗真菌药与抗病毒药。从1950年起，已有大量试验表明，抗微生物类药物具有免疫调节作用，能增强或减弱机体免疫功能[5]，但是抗微生物药品的不合理使用和滥用问题严重，常造成治疗失败、不良反应增多、药品浪费、细菌耐药性产生[6]、兽药残留[7]等问题。
对此，有研究表明药代动力学（Pharmacokinetics，PK）和药效动力学（Pharmacodynamics，PD）研究可以为抗微生物药品的合理应用提供依据。PK-PD可以描述药物对微生物产生效应的时间动力学过程及时间作用类型，对评价药物的有效性、推测最佳治疗剂量和用药间隔、不良反应最小化以及避免或减少药物耐药性都有指导性的作用。因此，PK-PD研究制定最佳临床给药方案具有重要的理论和实际意义[7]。PK-PD研究近年来才投入临床兽药应用中，较人药在此领域中的研究差距较大，需开展各种试验来获得相关数据，进而进行兽药给药方案的优化。
为减少兽用抗微生物药的使用对全球抗微生物药耐药性问题的影响需要采取一些有效措施，包括预警原则，例如禁止或限制给宠物使用一些对人至关重要的抗微生物药物。预防原则也是有效措施之一，如抗微生物药物使用前增加药敏感性试验、优先使用窄谱兽用抗微生物药、优化兽用微生物药物给药方案[8]。以上措施都是旨在消除宠物的病原微生物。但是耐药决定的主要来源不是病原微生物而是共生微生物。而且，目前给宠物使用的抗微生物药物作用和分布的低选择性会使宠物胃肠道的正常菌群受到影响。创新绿色抗微生物药是一类新型的兽用抗微生物药，对环境中的耐药因子几乎没有生态学影响是该类药物的显著特点[9]。新型创新绿色抗微生物药需同时具备药动学和药效学选择性。首先，要求该药物主要分布在靶向微生物所在位置。其次，需对使用该药的宠物的共生微生物和环境生态系统没有药效作用。
3.2 共患病有效防控
迄今为止，新老重大共患病的流行因素依然存在，公共卫生突发事件时有发生，这与近百年来人类生产生活方式的巨大转变有着密切的联系但人医和兽医一体化公共卫生体系的缺位，某种程度上严重制约了新患病的有效防控。
传统思想的根深蒂固导致人医和兽医之间缺乏有效合作，协调不足。它们隶属于两个独立的行政主管部门，机构编制和人员设置的不同使它们难以进行有效的沟通和合作。这种情况也存在于人医和兽医的科研管理和科研活动当中。兽医应受重视，理由有三点：一是兽医对重大疫情先知先觉。二是兽医是重大疫情的第一道防火墙。多数重大动物疫情往往是从动物传播到人，只要遏制疫情在动物中的暴发和流行，就能及时为人类建立起第一道防火墙，阻止它向人类蔓延。三是兽医是重大疫病净化和消灭的关键。共患病净化工作的重点应着力于易感动物，同时做好易感染人群的隔离工作。一旦发现重大疫情在动物中的传播，应及时扑杀，并做好无害化处理。
参考文献：
[1] 陈宝江，李福彬，梁陈冲.单胃动物肠道微生态营养调控研究进展[J].饲料与畜牧，2012（1）：43-45.
[2] 王世荣，岳寿松.试论微生态制剂对反刍动物的作用机制[J].中国微生态学杂志，2003，15（1）：60-63.
[3] VAUGHANEE，SCHUTF，HEILIGGH J，et al.A molecular view of the intestinal ecosystem[J].Curr Issues Intest Microbio，2000， 1（1）：1-12.
[4] TAJIMAK，AMINOVR，OGATAK，et al.Rumen bacterial diversity as determined by sequence analysis of 16sDNA libraries[J].FEMS Microbiol Eco，1999，29（4）：159-169.
[5] 徐杂睿刘 和.454测序法在环境微生物生态研究中的应用[J].生物技术通报，2006（4）：54-58.
[6] 邓冠华.抗微生物药长期给药对小鼠肠道微生物组多样性的影响[D].广州：南方医科大学，2013.
[7] 倪谷音.兽医常用抗微生物药物的合理使用[J].畜禽业，2006（16）：50-51.
微生物组学研究范文5
1肠道微生物概述
人体正常的肠道微生物群落主要由细菌、古菌和真核生物等构成，其中99%都是不能通过传统方法培养的。这些微生物平均重量约1.5kg，相当于肝脏的重量，数目达1012~1014个，是人体自身细胞数目的10倍。我国华大基因公司针对欧洲人群的肠道微生物宏基因组测序证实，人类肠道微生物基因数目是人类基因的150倍，其中超过99%的基因来自细菌，共发现1000-1150种常见细菌，其中78%是新发现的。人类肠道微生物宏基因组分为以拟杆菌属、普里沃菌属和瘤胃球菌属为代表的3个肠型。该研究认为肠型和血型一样，与年龄、性别、种族、体重指数以及地域环境无相关性。
肠道微生物构成具有时间和空间特异性。新生儿在出生后几小时内即有产道来源的细菌在肠道定植，顺产婴儿早期肠道微生物构成与母亲阴道内微生物构成具有相似性，而剖宫产婴儿则不同[5]。1岁左右婴儿的肠道微生物即可达健康成人水平。人体肠道内的微生物绝大部分定植于结肠，数目达1012cfu/ml，空肠、回肠及十二指肠含量依次降低，分别为107、104、103cfu/ml，并且各部位富含的微生物种类也存在差异。另外，肠道黏膜和粪便相关微生物的构成也不尽相同。
2肠道微生物与消化系统疾病
2.1炎症性肠病（IBD)IBD是一种病因尚不明确的慢性非特异性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎（UC)和克罗恩病（CD)。该病通常反复发作、迁延不愈，目前临床上仍无特效的治疗手段。近年研究认为肠道微生物及其代谢产物、宿主基因易感性以及宿主肠道黏膜天然性或者获得性免疫应答失衡等3个方面共同参与了IBD的发病机制。
基于动物模型的研究证实了肠道在无菌环境下不会出现炎症，但如重新恢复肠道正常菌群状态，则可出现肠道炎症，提示肠道菌群成分的存在对IBD发病是不可或缺的。有研究证实，回肠黏膜上皮黏膜侵袭性大肠埃希菌、副结核分枝杆菌与CD关系密切；沙门菌属、空肠弯曲菌属等相关致病菌感染可能增加IBD发生或复发的风险[11]。肠道微生物代谢产物在IBD中也发挥着重要作用。例如：丁酸不仅是肠道上皮细胞能量的主要来源，也可阻止促炎症细胞因子表达的信号传递途径；产丁酸菌能改善大鼠模型肠道炎症和坏死情况，给予大鼠产丁酸菌的培养上清液可改善肠道炎症反应。有研究证实IBD患者肠道内柔嫩梭菌、球形梭菌等产丁酸菌含量减少，同时对丁酸的利用率降低。
目前，诸多研究已经证实IBD患者与健康个体的肠道微生物种类和丰度存在差异，IBD患者肠道微生物多样性较健康人群显著降低。Frank等利用基于宏基因组学策略的16SrDNA测序技术分析了CD和UC患者肠道各部位的菌群构成，证实CD和UC患者存在肠道菌群构成改变，主要表现为拟杆菌门和硬壁菌门含量降低。Ott等对IBD急性期患者结肠各部位的活检标本菌群构成进行了基于16SrDNA的单链构型多态性检测，发现CD患者肠道微生物多样性降低至50%，UC患者降低至30%，肠道正常厌氧菌如拟杆菌属、真细菌属、乳杆菌属等减少。Manichanh等对恢复期⑶患者粪便菌群构成进行了16SrDNA测序分析，结果发现⑶患者硬壁菌门多样性显著降低，特别是柔内梭菌、球形梭菌丰度较低，而拟杆菌门变化不大。由我国华大基因研究院负责的对欧洲124个成人个体进行的肠道宏基因组测序工作已经完成，该研究证实IBD患者与健康个体间的细菌丰度存在差异，非冗余的细菌基因在IBD患者与健康个体中亦存在差异。
抗生素对部分IBD的有效性证明了肠道微生物在IBD发病机制中的作用，但益生菌制剂治疗IBD的效果不一，总体来看，益生菌治疗UC可能有效，但对于CD的治疗效果并不明显，关于益生菌制剂治疗IBD的效果则有待进一步观察和验证。
虽然已经证实IBD患者肠道微生物构成发生了改变，但究竟是哪种细菌或者微生物群落构成导致IBD的发生发展仍不清楚。另外，肠道微生物构成改变与IBD之间的因果关系目前仍无定论。IBD疾病本身及其治疗方式，以及饮食环境等因素均可影响肠道微生物构成，明确肠道微生物在IBD发病机制中的作用尚需时日。
2.2结直肠肿瘤肠道微生物在人类宿主中的致癌作用越来越受到重视。目前认为导致结直肠肿瘤发生发展的机制主要有以下3个方面:①肠道微生物使肠道黏膜促炎症反应信号传导机制异常，导致肠道黏膜上皮损伤修复加剧，最终出现瘤形成和恶变；②某些微生物种属对肠道黏膜上皮细胞具有直接的细胞毒性作用，或者通过旁观者效应发挥毒性作用；③某些肠道微生物在参与营养物质代谢过程中的产物对肠道上皮细胞具有毒性作用，受损肠道黏膜上皮的不完全修复可导致其致瘤性转化。
目前已知的可能与结直肠肿瘤有关的肠道微生物主要有牛链球菌、拟杆菌属的某些种（如脆弱拟杆菌）、败血梭菌、大肠埃希菌的某些种，其他链球菌属如唾液链球菌、血链球菌和粪肠球菌等，相关病毒主要有人状瘤病毒、多瘤病毒属、EB病毒和巨细胞病毒等。肠道微生物代谢产物如丁酸、甲烷等可能在结直肠肿瘤中发挥有益作用。丁酸是肠道上皮细胞用以维持细胞稳定性和正常细胞表型的重要能量来源，可通过组蛋白超乙酰化抑制肿瘤生长和激活细胞凋亡研究发现结直肠肿瘤高危人群肠道内短链脂肪酸和丁酸盐含量显著降低。另外，肠道内产甲烷菌可产生无细胞毒性的甲烷，有研究发现结直肠肿瘤低风险人群肠道内甲烷含量增多。肠道微生物代谢产生的硫化氢和氢气等则作为有害产物发挥作用。
诸多研究证实结直肠肿瘤人群与健康人肠道微生物构成存在差异。采用16SrDNA变性梯度凝胶电泳和核糖体内源性间隔段分析方法对结直肠癌和腺瘤肉病患者肠道微生物构成进行分析，结果发现结直肠癌及腺瘤肉病患者肠道内微生物多样性和优势菌群降低，但柔嫩梭菌和球形梭菌的多样性显著增加。Sobhani对6例结直肠癌患者和6例健康人进行了基于焦磷酸高通量测序技术的16SrDNA测序分析，结果发现结直肠癌人群中肠道拟杆菌门/普里沃菌属较健康对照组增多。
有研究提出通过分子生物学方法检测肠道微生物分布可以对结直肠肿瘤的发生风险程度进行早期预警[23]，提示通过大样本的人群流行病学研究，有可能找到结直肠肿瘤人群的肠道微生物构成和代谢特征，为结直肠肿瘤的早期发现及预防带来全新的思路和方法。
2.3肠易激综合征（IBS)既往公认的观点认为IBS是一种功能性胃肠道疾病，但是越来越多的证据表明IBS是一种免疫-炎症模式的胃肠道疾病，微生物导致的肠道局部持续性、低级别的炎症反应状态是其病理生理学基础。目前，流行病学和临床资料均表明肠道微生物与IBS的关系密切，表现在以下几个方面：①基于动物模型的研究已经证实肠道微生物失衡可导致胃肌轻瘫、小肠转运时间延迟、结肠扩张等胃肠道功能紊乱；②IBS人群肠道微生物构成和数量与健康人群存在差异；③IBS人群肠道微生物代谢产物含量异常；④部分IBS与早期罹患急性胃肠炎即感染后IBS有关；⑤IBS可能伴随小肠内细菌过度生长，且两者症状相似；⑥益生菌制剂可调节IBS患者肠道菌群，缓解IBS相关症状；⑦抗生素临床试验性治疗IBS可能有效。
基于传统培养、16SrDNA文库分析、实时定量PCR以及DNA微列阵等技术的研究证实，IBS人群肠道微生物的构成和数量均发生了改变，目前较为一致的结论有：①肠道中优势菌群含量显著降低；②肠道微生物多样性和稳定性普遍降低；③肠道乳杆菌和双歧杆菌等益生菌种含量降低；④腹泻型IBS较便秘型IBS患者肠道微生物构成和数量变化更明显；⑤黏膜相关微生物对人体宿主的作用更直接，而粪便样本微生物决定了肠道微生物的代谢产物，两者的微生物构成和数量无显著差别；⑥腹泻型IBS、炎症性肠病及其他腹泻性胃肠道疾病患者肠道微生物的构成和数量改变具有相似性。
最近开展的几项采用高通量测序技术对IBS患者粪便菌群进行分析的研究值得我们注意。Jeffery对37例IBS患者和20名健康人的粪便菌群进行了基于宏基因组学策略的16SrDNAV4区域焦磷酸测序，并未发现IBS特异性的相关菌群变化，仅部分IBS亚型患者粪便菌群变化与临床表型相关，IBS患者粪便中硬壁菌门和拟杆菌门的比例增加。采用16SrDNA焦磷酸测序和基因微列阵方法对22例IBS儿童进行了粪便菌群分析，发现IBS儿童Y-蛋白菌含量较健康对照组显著增高，类瘤胃球菌属的某些菌种与IBS关系密切，来自Alistipes种属的细菌丰度高低与疼痛发作频率呈正相关。虽然上述两项研究结论不一，但宏基因组学研究的兴起和高通量测序技术的不断发展，使全面深入了解IBS相关肠道菌群变化成为可能，并有助于揭示肠道菌群在IBS中的作用机制及其潜在的诊断和治疗价值。
2.4乳糜泻乳糜泻是一种因遗传易感宿主对麦胶不耐受而引起的小肠黏膜慢性炎症反应性疾病，属于自身免疫性疾病范畴，任何年龄均可发病，以儿童多见。小肠内微生物作为重要的环境因素，在乳糜泻发病机制中的作用正逐渐受到重视，肠道致病微生物感染或构成失衡均可触发肠道持续性的炎症反应，使肠道免疫学稳态受损。^1&40等[28]基于十二指肠黏膜活检样本的研究证实，接受麦胶饮食和不含麦胶饮食的乳糜泻患儿小肠内拟杆菌属和肉嫩梭菌属丰度较健康对照组高，且接受麦胶饮食的患儿肠道内大肠埃希菌和葡萄球菌属含量显著增高，而双歧杆菌含量降低。De卩&1咖等[29]基于粪便样本的研究发现乳糜泻患儿肠道内拟杆菌属含量升高，而双歧杆菌、溶组织梭菌、象牙海岸梭菌等含量降低。上述小肠微生物构成的改变可能参与了乳糜泻的病理生理过程。
2.5肝硬化肝硬化是慢性肝脏疾病的病理学终末期表现，肠道微生物、肠通透性增加、细菌易位、内毒素血症和炎症细胞因子释放等因素均可影响肝硬化及其并发症的发生发展。早期基于传统培养方法的研究发现，肝硬化患者肠道内双歧杆菌等有益菌种含量降低。采用基于宏基因组学策略的16SrDNA焦磷酸测序技术对肝硬化患者的粪便菌群进行了分析，发现肝硬化患者粪便内拟杆菌门含量较健康对照组显著降低，蛋白菌和梭杆菌门含量增加，在科(Familia)水平上表现为肠杆菌科、韦荣球菌科和链球菌显著高于健康对照组，但毛螺菌科显著降低。该研究还认为肝硬化患者肠道内肠杆菌科和链球菌科等潜在致病菌含量增多，毛螺菌科等有益菌种含量降低，影响着肝硬化患者的预后。
2.6非酒精性脂肪性肝病（NAFLD)NAFLD是最常见的导致慢性肝损伤的原因之一，遵循脂肪肝、脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌的疾病发展过程。NAFLD常常是代谢综合征的肝脏表现。
NAFLD的发病机制可能与胰岛素抵抗、痩素抵抗、脂质过氧化、炎症反应等因素相关，目前有诸多证据表明肠道微生物参与了NAFLD的发生发展过程。8&5&技等证实与健康人群相比，NAFLD患者小肠细菌过度生长发生率明显增高，且与脂肪肝严重程度相关。小肠细菌过度生长可促发胰岛素抵抗和胆碱缺乏等情况。肠道微生物通过脂多糖(LPS)而诱发肥胖相关的机体炎症反应和胰岛素抵抗；高脂饮食促使LPS从肠道转运至门静脉系统，并引起肠道微生物的构成和数量改变，增加肠道通透性，提高血浆内毒素水平。最近，Henao-Mejia等研究证实，NLRP6和NLRP3炎性体及效应蛋白IL-18可通过肠道微生物抑制NAFLD的发展，由于炎性体缺失而引起的肠道菌群变化与NAFLD的严重程度相关，这种关联是通过TLR4和TLR9激动剂进入门脉循环，导致TNF-a表达水平升高而实现的。益生菌制剂可调节肠道菌群，产生抗菌物质，提高肠上皮屏障功能及降低肠道炎症反应，因此可能对NAFLD的治疗有效。
目前有关肠道微生物在肥胖、糖尿病和代谢综合征等疾病中的作用研究比较多，虽然NAFLD与上述疾病有所重叠，但作为一个单独的疾病，了解NAFLD时肠道微生态的特征性改变非常有必要，不仅可以深化对其病因、发病机制等的认识，也可为进一步临床干预提出新的策略。
2.7胆石症胆固醇和胆汁酸的代谢及分泌异常是胆石形成的主要原因，肠道微生物引起肠道运动功能障碍和慢性炎症反应同样在胆石形成过程中发挥着重要作用。胆石形成过程中常存在胆汁受到肠道细菌污染的问题，传统培养方法证实污染胆汁的细菌以肠杆菌科为主，链球菌属也较为常见;胆道梗阻时肠通透性增加、细菌易位是胆汁中出现细菌、炎症反应增强和结石形成的原因之一;同时细菌污染可导致胆汁淤积，同样可促进结石形成。2.8急性胰腺炎急性胰腺炎时肠道微生物构成失衡，致病菌过度繁殖，肠屏障功能破坏以及细菌或内毒素易位是导致继发感染和死亡的主要因素。证实急性坏死性胰腺炎伴有消化间期移行运动复合波延长和小肠细菌过度生长，并且胰腺炎严重程度与十二指肠细菌过度生长之间呈正相关。Mifkovic等认为肠道细菌易位是胰腺脓肿形成的主要原因。De发现20%的急性胰腺炎患者血清内革兰阴性菌DNA阳性，证实肠道微生物及细菌易位在急性胰腺炎的发病中发挥作用。
目前诸多抗生素预防胰腺炎相关并发症的临床实验研究结论不一，说明肠道微生物及其易位在急性胰腺炎的发生发展中发挥一定作用，但消除其影响并不能有效逆转或阻止急性胰腺炎的进程，肠道微生物在急性胰腺炎中的作用还需深入研究。
3肠道微生物与内分泌系统疾病
有关肥胖、糖尿病、代谢综合征的病因学观点普遍集中在遗传易感性、不良饮食习惯和体力活动减少等方面，在遗传背景及能量摄入相同的条件下，高热量摄入诱导的体重增加和血糖升高表现并不相同，提示存在着与人类基因不相关的其他因素影响着肥胖和胰岛素抵抗的易感性。近年来的研究证实肠道微生物参与了肥胖及胰岛素抵抗的发生。关于肠道微生物在肥胖、糖尿病和代谢综合征中的作用逐渐成为研究热点。
3.1肥胖随着肥胖人数的不断增加，肥胖及相关代谢疾病已成为现阶段对公共健康的极大挑战。学者们普遍认为肥胖是一个复杂的多种遗传背景和环境因素相互作用的结果。肠道微生物是除遗传因素和饮食影响以外导致体重增加和脂肪积聚的独立危险因素。无菌动物需要更多的能量摄取才能维持与普通动物相同的体重，说明肠道微生物可以增加摄入食物的能量利用率。肠道微生物一方面可从人体摄入的不消化寡糖类中摄取能量，另一方面可通过调节肠道上皮细胞营养吸收功能而促进营养物质的吸收和利用。
美国Gordon实验室在肠道微生物和肥胖关系研究方面做了大量工作，他们证实肠道微生物直接参与了宿主能量的摄取、利用和储存。饮食等因素相同的条件下，与同窝出生的消痩小鼠（ob/+和+/+)相比，脂联素敲除的遗传性肥胖小鼠（ob/ob)肠道拟杆菌门丰度降低了50%，而硬壁菌门丰度升高。为了验证肠道微生物构成改变是导致肥胖的原因，如^匕&叫匕等[47]将肥胖和消痩小鼠肠道菌群移植到无菌小鼠肠道内，2周后，接受肥胖小鼠肠道菌群的无菌小鼠能从饮食中摄取更多的能量，体重明显增加，同时肥胖小鼠粪便内残余能量较少，提示肠道内肥胖相关微生物从食物中摄取能量的能力较强。
部分基于人体的研究也证实肥胖者肠道微生物构成发生改变，可能是导致肥胖的原因。Ley等[48]比较了12例肥胖者和12例非肥胖者肠道微生物构成的差异，证实肥胖人群肠道拟杆菌门丰度降低，而硬壁菌门丰度升高，与动物模型中的变化趋势一致。另外，肥胖者减轻体重1年后，肠道菌群构成与非肥胖者相似。Turnbaugh等[49]对成年肥胖、消痩双胞胎女性及其母亲（包括31对单卵双生女性双胞胎、23对双卵双生女性双胞胎和46位母亲）的粪便相关微生物群落进行基于宏基因组学策略的16SrDNA测序分析，发现肥胖者肠道微生物多样性显著降低，拟杆菌门比例降低，而放线菌纲比例升高；同时该研究证实肠道微生物群落具有家族成员聚集现象，但个体间仍具有细菌种属的差异。
3.21型糖尿病1型糖尿病是一种主要由T细胞参与的自身免疫性疾病，通过T细胞破坏胰岛p细胞，使之无法产生胰岛素而造成血糖升高，其发病机制至今没有阐明。近年来的观点认为1型糖尿病与肠道微生物和肠道免疫的关系密切。
61叫=30等[5()]采用FISH技术对1型糖尿病大鼠(BB-DP)肠道微生物构成进行分析，发现与未出现糖尿病的大鼠相比，最终罹患1型糖尿病的BB-DP大鼠肠道内拟杆菌门数量增加，且这种肠道微生物构成改变在发病前就已长期存在；同时该研究证实BB-DP大鼠接受标准饮食和抗生素后，1型糖尿病发病率降低50%，而接受高酪蛋白饮食和抗生素治疗组未出现1型糖尿病。Calcinaro等[51]给予非肥胖糖尿病小鼠（NOD)益生菌VSL#3(乳酸杆菌、链球菌和双歧杆菌的混合制剂）治疗，发现益生菌制剂可使局部和全身抗炎症细胞因子IL-10含量增加，减轻NOD小鼠胰岛和p细胞的破坏，进而预防1型糖尿病的发生。16=等[52]研究发现，MyD88敲除的SPF级NOD小鼠不会发展为1型糖尿病，而MyD88敲除的GF级NOD小鼠会出现1型糖尿病，但GF级N0D小鼠肠道内出现特定菌群定植时，可以阻止糖尿病的发生。另外该研究还发现MyD88敲除的NOD小鼠肠道微生物构成发生显著改变，因此认为肠道微生物及其与宿主先天性免疫系统的相互作用是发生1型糖尿病的重要影响因素。上述研究提示，以肠道微生物为靶点，从肠道微生物与天然免疫系统的相互作用这个角度进行研究，可能是进行1型糖尿病和其他自身免疫性疾病发病机制研究及治疗的新途径。
3.32型糖尿病近年有观点认为2型糖尿病是以持续性、低级别炎症反应为特征的代谢性疾病，肠道微生物在其中发挥着重要作用。肥胖、代谢综合征和非酒精性脂肪性肝病等其他代谢相关性疾病可能都具有上述特征。小鼠在接受高脂饮食后易出现内毒素血症，罹患2型糖尿病的风险也增高，而且肠道内双歧杆菌的含量较正常饮食小鼠降低。在另外一项研究中给予高脂饮食小鼠益生元治疗后，肠道双歧杆菌数量恢复，机体内毒素血症、炎症水平、葡萄糖耐量和胰岛素分泌等均得到改善。
有研究证实肠道微生物参与了胰岛素抵抗的发生过程。8化他64等[55]将普通大鼠的肠道菌群移植到裸鼠肠道内，发现裸鼠在2周内即出现了胰岛素抵抗，其机制考虑与肠道内葡萄糖的吸收增加有关，其过程是肠道菌群对食物中不能被消化的营养物质进行酵解，例如短链脂肪酸经肠道菌群酵解为葡萄糖后经肠道吸收，伴随高血糖和高胰岛素血症，这两个因素又促进脂肪形成。001^3等[56]认为肠道微生物通过调节胆碱代谢而影响胰岛素抵抗，胆碱至三甲胺的代谢途径主要受肠道微生物调节，该研究推测胰岛素抵抗加剧与肠道微生物介导的胆碱至三甲胺的代谢水平升高有关。
3.4代谢综合征代谢综合征主要表现为与肥胖和胰岛素抵抗相关的代谢异常，能增加个体罹患2型糖尿病和心血管疾病的风险，其发病与遗传、饮食和环境等多种因素有关。近年来的研究认为肠道微生物及宿主肠道先天性免疫系统可能参与了代谢综合征的发生发展过程。Vijay-Kumar等[57]发现Toll样受体5敲除小鼠表现出摄食过度并出现代谢综合征相关症状，如高血脂、胰岛素抵抗、高血压和肥胖，将Toll样受体5敲除小鼠的肠道微生物移植到无菌小鼠肠道内，后者也会出现代谢综合征的表现，提示肠道微生物可通过先天性免疫系统诱发代谢综合征。
4肠道微生物与心血管系统疾病
20年前即有研究认为肠道和口腔内的微生物与心血管疾病具有相关性。动脉粥样硬化与巨细胞病毒、幽门螺杆菌以及衣原体等致病微生物的关系已有报道，但抗生素治疗改善心血管疾病的效果并不明显，同时有研究发现无菌小鼠感染致病微生物后，粥样硬化斑块发展程度无明显改变。目前有观点认为动脉粥样硬化是一种炎症性疾病，高脂饮食及其伴随的内毒素血症和血管内免疫是重要的始动和影响因素，肠道微生物可能通过激活受体信号传导通路来影响动脉粥样硬化的发生和发展。受体基因多态性的个体，其罹患动脉粥样硬化的危险性降低。MyD88敲除小鼠可通过减少巨噬细胞浸润和泡沫细胞形成而延缓动脉粥样硬化的发展。胆固醇血症患者益生菌治疗后，其低密度脂蛋白和纤维蛋白原水平显著降低。1&=8等[64]指出，食物磷脂类或胆碱物质在肠道微生物作用下生成代谢产物胆碱、氧化三甲胺和甜菜碱，上述代谢产物能够促进动脉粥样硬化的发生发展，其血浆内含量与心血管疾病的发病风险成正相关，可通过测定血浆中上述代谢产物的含量来预测心血管疾病的发病风险。
5肠道微生物与获得性免疫缺陷综合征(AIDS)
AIDS是由人类免疫缺陷病毒（HIV)引起的致命性慢性传染病，HIV主要侵犯⑶4+T淋巴细胞，导致其数量呈进行性减少。有研究证实AIDS病程中的CD4+T淋巴细胞破坏大部分发生在胃肠道黏膜淋巴组织，HIV感染早期即可出现肠道黏膜⑶4+T淋巴细胞的大量消耗，进而影响肠道内环境稳态[65.]。Brenchley等[67]发现HIV长期感染患者血浆脂多糖水平显著升高，指出肠道微生物易位是慢性HIV感染系统免疫激活的原因之一。。。^等―指出HIV感染早期即出现以铜绿假单胞菌和白色念珠菌含量显著升高、双歧杆菌和乳酸菌含量降低为特征的肠道微生物构成改变，同时伴有肠道免疫指标的升高。其后续研究又证实寡糖类益生元能显著增加HIV感染人群肠道有益菌种的含量，减少致病菌的定植，同时能有效改善AIDS患者的相关免疫学指标[69]。
总之，肠道微生物可能是参与AIDS发病机制的关键因素，从人类宿主肠道和肠道微生物角度进
行研究，有望加深我们对AIDS发病机制的理解，改进和完善AIDS的治疗措施。
6肠道微生物与特应性疾病
Strachan[?]提出的卫生学假说认为家庭成员、卫生措施、胎次、抗生素应用、饮食及生活方式改变等是影响个体微生物暴露程度的主要因素，也是目前湿疹、花粉症和哮喘等特应性疾病流行的主要原因。妊娠期母亲暴露于各种环境特别是微生物环境的刺激下，对婴儿出生后免疫功能的构建，以及后续特应性疾病的发生发展具有重要作用。Schaub等证实在怀孕期间暴露于农场和耕作动物的母亲，其孩子发生哮喘和其他特应性疾病的概率降低，主要与调节性T淋巴细胞参与的天然性免疫功能构建有关。Noverr等提出了特应性疾病的肠道微生物假说，认为肠道微生物构成异常能增强免疫系统对常见过敏原的反应，增加哮喘和其他特应性疾病的发病风险。等证实婴儿肠道内大肠埃希菌丰度增加可导致湿疹的发生率升高，艰难梭菌数量增多可增加罹患哮喘、湿疹及其他特异性皮炎的风险。
7肠道微生物与精神性疾病
肠道微生物可影响行为和中枢神经系统功能。有研究证实致病微生物感染与自闭症和精神分裂症等常见神经发育障碍之间的关系密切[74]。8&^16〖等[75]指出胃肠道功能异常在自闭症起始前已经存在，给予万古霉素治疗可改善自闭症症状，但停药后即可复发。自闭症患儿肠道中梭菌的某些种，如产神经毒素的破伤风梭菌含量显著高于健康对照组]。动物模型也证实围产期暴露于致病微生物后可引起焦虑行为和认知功能受损[77_78]。Heijtz等[79]指出肠道正常微生物作为重要的环境因素影响着大脑的发育和功能。在大鼠模型上证实属于肠道正常微生物的婴儿双歧杆菌可调节色氨酸的代谢，可能具有潜在的抗抑郁作用。此外，肠易激综合征作为功能性肠道疾病，常伴有焦虑、抑郁等精神症状[，同时可出现肠道微生物构成的变化，说明肠道微生物与神经系统存在相互作用的通路。
8肠道微生物与类风湿性关节炎
类风湿性关节炎是一种病因未明的，以关节滑膜炎为特征的慢性全身性自身免疫性疾病，其发病不但与人类主要组织相容性复合物和白细胞抗原等遗传因素有关，与环境因素也存在密切关系。早期有关反应性关节炎的研究已经证实滑膜组织内可出现耶尔森菌、沙门菌、志贺菌和弯曲杆菌等致病菌的降解产物，从而引起局部的炎症反应。人类肠道内正常微生物同样可引起易感宿主关节滑膜组织的炎症反应，外周白细胞和关节组织内均可见正常菌群细胞壁的降解产物;肠道正常微生物中某些细菌种属的细胞壁降解产物在动物模型上也具有致关节炎作用。Vaahtovuo等证实类风湿性关节炎早期患者肠道中双歧杆菌、拟杆菌属-紫单胞菌属-普里沃菌属、脆弱拟杆菌属某些亚型和直肠真细菌-球形梭菌属等含量显著降低，与健康人群存在较大差异。同时有研究认为类风湿性关节炎患者肠道微生物的变化趋势与炎症性肠病相似。上述内容均证实肠道微生物作为重要的环境因素可能在类风湿性关节炎的发病机制中发挥着重要作用。
微生物组学研究范文6
关键词：好氧堆肥；微生物菌剂；接种；研究进展
中图分类号：X172
文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）24-0018-03
1 引言
传统堆肥法是微生物在一定的温度、湿度和pH值条件下，对有机质进行生物降解，同时满足自身繁殖生长，形成一种类似腐殖质土壤的过程。由于堆肥初期微生物量较少，需要适宜的条件和一定的时间才能大量繁殖生长。因此传统堆肥法往往具有发酵周期长，效率低下，营养成分含量少，肥效低，发酵时期产生恶臭气体等问题[1，2]。而进行人为接种有效微生物菌剂，能够增加微生物个体和改善微生物群落结构，加速堆体中有机质的分解，提高堆肥效率和肥效。因此，人为接种微生物菌剂对堆肥过程有着重要意义。
2 好氧堆肥
好氧堆肥是微生物在有氧条件下对有机质进行快速降解的过程，微生物将易降解的有机质直接吸收和分解合成自身细胞物质，另一部分有机质在微生物的作用下降解为无机物，在这个过程中，有机质除了满足微生物自身繁殖生长之外，同时也被分解为CO2、H2S、NH3等简单无机物排放到环境中。好氧堆肥可以分为3个阶段：升温期、高温期和降温期。升温期阶段，嗜温菌开始适应堆体的环境条件，不断转化易降解有机质，并吸收营养物质供自身生长繁殖，放出热量使堆体升温。当堆体温度达到50℃时，堆肥开始进入高温期，在此阶段嗜热菌开始代替嗜温菌成为堆体的优势菌。嗜热菌加速转化易降解有机质，同时堆体的虫卵，病害微生物等被高温杀死。随着高温的持续，易降解的有机质和化合物大部分被微生物转化，营养物质不能满足微生物的生长，微生物的代谢活动逐渐减弱，温度降低进入降温期，嗜温菌成为堆体内优势菌，并最终将有机质转化为腐殖质[3]。
3 接种菌剂对堆肥效果的影响
目前应用的接种剂主要为微生物菌剂、商业添加剂、有效自然材料[4]。微生物菌剂分为单一和复合微生物菌剂。不同微生物菌剂的接种能够影响堆体内各种参数变化和微生物群落结构的改变。通过接种微生物菌剂可以不同程度的加快堆肥腐熟的进程和提高堆肥效果。徐智等[5]研究表明接种复合微生物菌剂VT的处理在堆肥升温和保持高温效果比较明显，耗氧速率最高，C/N下降速度快，GI值上升速度明显加快。其中接种复合微生物菌剂VT的效果较单一微生物菌剂巨大芽孢杆菌堆肥效果较好。接种微生物菌剂有利于堆肥升温期脱氢酶和纤维素酶活性增加，促进堆肥的氧化还原反应和纤维素的分解， 加快微生物转化能力和代谢活动，且接种复合微生物VT的效果最明显。
谷思玉等[6]研究表明接种包含纤维素分解菌、木质素分解菌、霉菌等耐高温微生物菌剂进行堆肥，可加速堆肥升温，提高堆料最高温度值，延长高温阶段持续时间。明显增加堆肥各阶段堆料中微生物群落的数量，提高堆肥中前期的耗氧速率及CO2释放率，进而提高堆肥效率。堆肥过程中纤维素酶、蔗糖酶均在堆肥的第48h达到峰值，在堆肥的24～192 h，接种微生物处理CM纤维素酶、蔗糖酶活性明显高于CK处理。李秀艳等[7]研究表明，接种高温菌剂的堆肥与对照组相比，具有升温速度快、发酵温度高、有机物去除率高的特点，可以使堆肥的一次发酵阶段在高温条件下高效进行，同时接种堆肥在 80℃高温环境中保持了旺盛的微生物种群数量和代谢活性，增强了微生物生态系统的功能，接种堆肥的物料腐熟度更大，腐殖质含量更高。席北斗等[8]研究表明接种单一菌种的堆肥效果并不理想，而接种添加康氏木霉、白腐菌、变色栓菌、EM菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌复合菌剂能够使微生物之间形成一种协同关系，构建一个更加复杂和稳定的微生物生态系统，能够把难降解有机质分解为小分子物质，可以将堆体难利用的钾、磷等元素转化为微生物可以利用的营养物质。
4 接种方式对堆肥效果的影响
由于堆肥过程和物料成分的复杂性，微生物接种时机是影响堆肥效果的关键因素。堆体中的土著微生物产生的代谢物质会抑制接种微生物的生长繁殖，接种微生物菌剂与土著微生物之间存在激烈的竞争。合适选择微生物菌剂的接种时期能够降低两者之间的竞争，增强微生物的活性，提高堆肥效率。鄢海印等[9]通过抗生素标记、选择性培养基方法在堆肥前期、后期以及前后期分两次接种复合菌剂进行好氧堆肥，研究表明堆肥后期和分前后两次接种复合菌剂明显增加堆肥枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌功能菌数量，增强微生物总体活性和微生物群落多样性，增强了堆肥水溶性磷和有效磷含量以及堆肥对青枯病菌拮抗性能。党秋玲等[10]利用 PCR-DGGE 方法并结合聚类分析和 Shannon-Weaver 指数变化以生活垃圾为原料进行好氧堆肥，采用多阶段的方式强化接种功能微生物菌剂，来研究堆肥过程中多阶段强化接种对细菌群落多样性和结构的影响。研究表明，多阶段接种堆肥能有效提高半纤维素、纤维素和木质素的降解率，能使接种菌剂更好地定植于堆体之中，有效避免接种菌剂和土著菌剂之间的竞争性抑制作用，提高堆肥腐熟阶段的细菌群落多样性，加快微生物群落演替，加快堆肥的稳定化进程。姚波等[11]研究表明，堆肥起始接种、高温期接种、高温后接种和后腐熟接种，堆肥结束后其特征峰强度明显，红移现象也比较显著。堆肥起始和高温后接种处理其特征峰强度增强较其他处理明显。接种菌剂的堆体由于微生物菌剂的代谢作用，DOM的组成复杂化趋势相对明显，在高温后和堆肥起始接种微生物复合菌剂堆体与其他接种方式相比可明显增加DOM有机成分的腐殖化进程，加快堆肥的进程。
5 接种量对堆肥效果的影响
接种量不仅能够影响堆肥的腐熟程度，而且关系着实际应用的经济成本。接种量是按接种菌剂占堆体质量的百分比添加。一般是从0.05%到5%[12]，最高可达10%[13]。罗先群等[14]研究表明8%的接种量能明显缩短城市生活垃圾堆肥周期，增强微生物的代谢能力，而且避免了产生恶臭气体等问题。劳坤德等[15]研究表明接种微生物秸秆腐熟剂能够使堆肥周期缩短，有效降低堆肥含水率，提高有机质的降解速率，使堆肥中半纤维素、纤维素、木质素降解率分别提高1.03%、1. 16%和1. 47%，氮磷钾养分含量平均提高0.48%。3%的接种量的堆肥效果最显著，发芽率超过90%，高于其余3组。席北斗等[16]对生活垃圾和污泥混合堆肥进行2 %、3 %、5 %的高效秃衔⑸物接种。研究表明对照组、接种2%、处理3% 和处理5% 堆肥系统垃圾腐熟时间分别为30 d、24 d、18 d和12 d。接种5%的堆肥周期最短，微生物活性最高，使堆肥周期30d缩短到12d。陈活虎[17]通过蔬菜废物堆体添加不同比例腐熟堆肥接种。研究表明当接种率为5%、3%、1%时，增加接种量有利于提高有机物降解率，有机物降解率分别53.3%、50.0%、43.7%，堆肥接种对堆肥过程中微生物演化规律影响明显，但接种率达到一定水平后，接种对生物相的影响会随堆肥过程而逐步消失。
6 结论和建议
随着社会的发展和人类对生活环境要求的提高，固体废弃物的循环利用已成为人类迫切需要解决的重大问题。在堆肥过程中，接种菌剂能够提高堆肥效率，促进微生物代谢活动，一定程度上去除有害物质，形成肥效较高的腐殖质[18-20]。但仍有许多问题需要解决。
（1）目前对堆肥研究较多的是接种对堆肥参数的影响，很少有对堆体中微生物代谢活动和群体结构的研究，堆肥过程中变化主要由堆体中微生物来完成。微生物的群落演替和新陈代谢直接影响堆肥过程的进行。微生物的代谢活动和能量释放吸收是以后研究的重点。
（2）复合微生物菌剂是由2种以上的菌种构成，这些菌种的比例配比需要最优化才能更有效的促进堆肥过程。接种菌剂的不同菌种配比亟待研究。
（3）现有接种菌剂与土著微生物会形成竞争关系，抑制微生物代谢活动，影响堆肥效果。开发更好的接种菌剂使其与土著微生物形成协同关系，构成稳定的微生物结构，提高有机质降解率也是一关键问题。
（4）堆肥过程中，微生物会进行代谢作用产生氨气，造成堆体氮素损失，肥效不高。筛选出高效的固氮菌来固定氮素也是值得关注。
参考文献：
[1]Makaly Biey E ， H M ortier ， W Verstraete . Nitrogen transfer from grey municipal solid wasteto high quality compost [J]. Bioresource Technology ， 2000（73）：47～52 .
[2]Bernheisel J F . What ' s the status of municipal solid waste composting [J]. Resource Recycling ， 1999 ， 14（ 10） ： 64～74
[3]凌 云， 路 葵， 徐同. 禽畜粪便好氧堆肥研究进展[J]. 上海化工， 2003（6）：7～10.
[4]席北斗， 孟 伟， 黄国和，等. 生活垃圾堆肥接种技术[J]. 环境科学， 2003， 24（1）：157～160.
[5]徐 智， 张陇利， 张发宝，等. 堆肥反应器中2种微生物接种剂的堆肥效果研究[J]. 环境科学， 2009， 30（11）：3409～3413.
[6]谷思玉， 谷邵臣， 赵昕宇. 微生物接种对生活垃圾堆肥生化特性的影响[J]. 东北农业大学学报， 2012， 43（2）：78～82.
[7]李秀艳， 吴星五， 高廷耀，等. 接种高温菌剂的生活垃圾好氧堆肥处理[J]. 同济大学学报――自然科学版， 2004， 32（3）：367～371.
[8]席北斗， 刘鸿亮， 孟 伟，等. 垃圾堆肥高效复合微生物菌剂的制备[J]. 环境科学研究， 2003， 16（2）：58～60.
[9]鄢海印， 刘可星， 毛敬麟，等. 接种方式对堆肥过程中功能菌定殖的影响[J]. 农业环境科学学报， 2012， 31（10）：2039～2045.
[10]党秋玲， 李鸣晓， 席北斗，等. 堆肥过程多阶段强化接种对细菌群落多样性的影响[J]. 环境科学， 2011， 32（9）：2689～2695.
[11]姚 波， 席北斗， 魏自民，等. 不同接种方式对生活垃圾堆肥水溶性有机物荧光特性影响[J]. 光谱学与光谱分析， 2011， 31（3）：714～718.
[12]Tuomelam， Vikmanm， Hatakkaa， et al. Biodegradation of lignin in a compost environment a review[J]. Bioresource Technology， 2000， 72（2）： 169～183.
[13]石春芝， 蒲一涛， 郑宗坤， 等. 垃圾堆肥接种固氮菌对堆肥含氮量的影响[J]. 应用与环境生物学报， 2002， 8（4）： 419～421.
[14]罗先群， 桑士兵， 谢旭缳，等. 利用生物技术处理城市生活垃圾的研究[J]. 辽宁城乡环境科技， 1999， 19（4）： 20～24.
[15]劳坤德， 张陇利， 李永斌，等. 不同接种量的微生物秸秆腐熟剂对蔬菜副产物堆肥效果的影响[J]. 环境工程学报， 2015， 9（6）：2979～2985.
[16]席北斗， 刘鸿亮， 孟伟，等. 高效复合微生物菌群在垃圾堆肥中的应用[J]. 环境科学， 2001， 22（5）：122～125.
[17]陈活虎， 何品晶， 吕凡，等. 腐熟堆肥接种对蔬菜废物中高温好氧降解过程的影响[J]. 环境化学， 2006， 25（4）：444～448.
[18]Jeanine I. Boulter ， Jack T . T revors and Greg J. Boland. M icrobial studies of compost： bacterial identification， and their potential for tu rfgrass pathogen suppression[ J]. World Journal of Microbiology & Biotechnology ， 2002， 18： 661～671.
