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Title:

NC综述:土壤-植物-人体肠道微生物的互作机制

Take home message:

(1)cross-kingdom microbiota - “跨界明星”,这是从“全能通才”中细分出来的一类特殊群体,它们在所有环境中都扮演着非常明确的“正面”或“负面”角色。“三好学生”:无论在土壤、植物还是肠道里,都发挥有益作用。例如:枯草芽孢杆菌(常见益生菌)、链霉菌(很多抗生素的来源)、乳酸杆菌。“公敌”:无论在哪个环境,都是有害的病原体。例如:沙门氏菌、志贺氏菌,它们会引起食物中毒和腹泻。

(2)互作机制:分子层面 - 用“信号分子”冒充自己人(一个微生物组中的微生物群产生的分子类似于另一个微生物组中的关键信号分子);脂多糖(LPS):通常是某些坏细菌的“身份牌”。如果从肠道进入血液,会引发人体炎症;丁酸盐:肠道好细菌产生的“有益脂肪酸”,它能滋养我们的肠道细胞,起到抗炎作用。基因层面 - 交换“技能书”:机制:水平基因转移;物种层面 - “抢地盘”与“搞合作”:机制A:军备竞赛,机制B:互养合作;宿主层面 - “老板”的筛选与偏好


Main:

The soil-plant-human gut microbiome axis into perspective 透视土壤-植物-人体肠道微生物群轴

(1)Microbiomes of soil, plants, and the animal gut are pivotal for key life processes such as nutrient cycling, stress resilience, and immunity. 土壤、植物和动物肠道的微生物群对于关键的生命过程至关重要,如营养循环、应激恢复力和免疫力。  

(2)While studies have hinted at a shared microbial reservoir connecting these environments, compelling evidence of a soil-plant-gut microbiome axis is scarce. 虽然研究暗示了连接这些环境的共有微生物库,但土壤-植物-肠道微生物群轴的令人信服的证据很少。 

(3)This perspective explores the potential continuum and diversification of microbes along this axis, highlighting specific microorganisms capable of moving from soil to plants to the human gut. A conceptual framework is proposed to better understand the mechanisms driving interactions among these microbiomes. 这种观点沿着这条轴探索了微生物的潜在连续性和多样性,突出了能够从土壤到植物再到人类肠道的特定微生物。提出了一个概念框架,以更好地理解这些微生物之间的相互作用的机制。  

(4)We also examine how soil, plant, and gut microbiomes may co-evolve and influence one another through reciprocal effects. We consider external environmental factors that could strengthen their interconnections, potentially creating beneficial feedback loops that impact ecosystem and human health. 我们还研究了土壤、植物和肠道微生物如何通过相互作用共同进化和相互影响。我们考虑外部环境因素,这些因素可能会加强它们之间的相互联系,潜在地创造有益的反馈循环,从而影响生态系统和人类健康

(5)Result结果

(6)Transmission of microorganisms from soil to plant to gut 微生物从土壤到植物再到肠道的传播

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Proposed distribution of microbes along the soil-plant-human gut microbiome axis. 土壤-植物-人类肠道微生物群轴上微生物的拟议分布。把土壤、植物、人体肠道这三个看似完全不同的地方,看作相互联系的“微生物世界”。它向我们展示了微生物在这些不同环境中的“职业”和“角色”。(1)肠道专家:专门生活在人类肠道里。它们掌握特殊技能,比如在无氧环境下生存、分解胆汁、发酵食物。例如:普拉梭菌、阿克曼氏菌,这些都是著名的肠道益生菌。(2)植物专家:专门和植物一起生活。它们要么是植物的“好室友”(共生),要么是“寄生虫”(寄生),要么就生活在植物表面。例如:帮助植物吸收养分的根瘤菌、丛枝菌根真菌。(3)土壤专家:专门在土壤里工作。它们是自然界的“清洁工”和“循环员”,负责分解污染物、循环氮、碳等元素。例如:能“吃”甲烷的甲烷氧化菌、能“吃”金属的地杆菌。

habitat generalist - “全能通才”:这类微生物是“多面手”,适应能力极强,可以在多种不同的环境(土壤、植物、肠道)中生活。它们的共同特点是:代谢灵活、抗压性强、基因组可变。就像能应对各种项目的“自由职业者”。(4)cross-kingdom microbiota - “跨界明星”,这是从“全能通才”中细分出来的一类特殊群体,它们在所有环境中都扮演着非常明确的“正面”或“负面”角色。“三好学生”:无论在土壤、植物还是肠道里,都发挥有益作用。例如:枯草芽孢杆菌(常见益生菌)、链霉菌(很多抗生素的来源)、乳酸杆菌。“公敌”:无论在哪个环境,都是有害的病原体。例如:沙门氏菌、志贺氏菌,它们会引起食物中毒和腹泻。

(7)Mapping the distribution of microbiota across the soil-plant-human gut axis 绘制微生物群在土壤-植物-人类肠道轴上的分布图

(8)Habitat specialists 栖息地专家

(9)Habitat generalists 生境通才

(10) Putative cross-kingdom microbiota along the soil-plant-human gut axis 沿着土壤-植物-人类肠道轴线的假定的跨王国微生物群

(11) Feedback loop and co-evolution between soil, plant and human gut microbiomes 土壤、植物和人体肠道微生物群的反馈环和共同进化

Table 2 Examples of mechanisms governing reciprocal effects交互效应 along the soil-plant-gut microbiome axis 表2土壤-植物-肠道微生物群轴上控制相互作用的机制示例

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注:总结了连接土壤、植物和人体肠道这三个微生态系统的“对话规则”。分子层面 - 用“信号分子”冒充自己人(一个微生物组中的微生物群产生的分子类似于另一个微生物组中的关键信号分子);脂多糖(LPS):通常是某些坏细菌的“身份牌”。如果从肠道进入血液,会引发人体炎症;丁酸盐:肠道好细菌产生的“有益脂肪酸”,它能滋养我们的肠道细胞,起到抗炎作用。基因层面 - 交换“技能书”:机制:水平基因转移;物种层面 - “抢地盘”与“搞合作”:机制A:军备竞赛,机制B:互养合作;宿主层面 - “老板”的筛选与偏好

(12) Molecular mimicry 分子拟态

(13) Horizontal gene transfer 水平基因转移

(14) Colonization resistance 殖民抗性

(15) Cross feeding 共同生长

(16) Host selection 寄主选择性

(17) Outlook: creating a positive feedback loop in the soil-plant-human gut axis 展望:在土壤-植物-人类肠道轴中创造一个正反馈循环

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Potential future steps to create positive feedback loops along the soil-plant-human gut axis. 沿着土壤-植物-人类肠道轴创造正反馈循环的潜在未来步骤

注:目的:启动并加速这个飞轮,让土壤、植物和人类健康相互促进,越转越好

第一步:善待土壤(起点)---第二步:土壤滋养植物-----第三步:我们吃下健康的植物-----第四步:健康的肠道反哺环境(完成闭环)。


Words:

reciprocal effects交互效应