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The ISME Journal
Basidiobolus作为跨结构域桥梁间接增强肠道微生物组稳态

2025-09-05

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该研究通过绝对丰度分析揭示了Basidiobolus在两栖和爬行动物肠道微生物组中的关键生态位,其作为跨结构域连接者,显著影响微生物网络的稳定性与功能。研究开发并验证了DspikeIn平台,为微生物组研究提供可扩展、高精度的绝对丰度分析工具。

 

文献概述
本文《Absolute abundance unveils Basidiobolus as a cross-domain bridge indirectly bolstering gut microbiome homeostasis》,发表于The ISME Journal杂志,回顾并总结了宿主微生物组研究中因依赖相对丰度(RA)分析而产生的偏倚问题,并通过绝对丰度(AA)分析揭示了Basidiobolus在跨结构域微生物互作中的关键角色。研究展示了AA在解析微生物动态及宿主-微生物关联中的优势,为后续微生物组研究提供了新方法。

背景知识
宿主微生物组在代谢、免疫调节和抗病原体方面发挥核心作用,但传统RA分析因数据组成性偏倚,常导致虚假负相关和错误发现率升高,影响生态解释的准确性。近年来,绝对丰度分析成为克服该问题的重要方向,但其在非模式生物中的应用仍有限。本研究聚焦于两栖与爬行动物,这些动物的微生物组研究对于理解其生理适应性、疾病易感性及保育策略具有重要意义。Basidiobolus作为广泛存在于爬行类与两栖类肠道中的真菌,具备基因水平转移能力,可能在微生物网络中发挥桥梁作用。研究团队开发了DspikeIn,一个整合湿实验与R分析流程的框架,以提高AA数据质量并减少分析偏倚,从而更准确地解析宿主微生物组互作。

 

提供标准化的小鼠表型分析服务,包括行为学、生理生化、代谢分析及组织病理学检测,助力宿主-微生物互作研究中的动物模型表型验证。

 

研究方法与实验
研究团队通过引入Tetragenococcus halophilus(细菌标准)和Dekkera bruxellensis(真菌标准)作为spike-in,利用qPCR与MiSeq测序评估spike-in回收率,并在QIIME2中进行数据处理与分析。通过优化测序与生物信息学流程,比较OTU与ASV方法在spike-in恢复中的表现,最终选择OTU方法进行后续分析。研究进一步构建了基于RA与AA的微生物互作网络,分析Basidiobolus的网络拓扑特性及其在去除该子网络后对整体网络结构的影响。

关键结论与观点

  • OTU方法在spike-in恢复中表现优于ASV,尤其在真菌ITS数据中。
  • spike-in回收率阈值为细菌20–30%,真菌30–40%,高于传统阈值,说明spike-in回收效率具有系统特异性。
  • 基于AA的微生物网络显示出更高的模块性、连接性与中心性,揭示了RA分析中被掩盖的宿主相关核心菌群。
  • Basidiobolus在AA网络中表现出高中介中心性、高效率与高度连接性,是关键的跨结构域连接者,其缺失显著降低网络模块间连接并增加负相关边。
  • 研究验证了DspikeIn在不同spike-in浓度下的稳定性与准确性,为微生物组研究提供了标准化、可扩展的分析框架。

研究意义与展望
该研究强调AA分析在解析宿主-微生物组互作中的重要性,为非模式动物的微生物研究提供了可靠方法。未来可将DspikeIn应用于更广泛的生态系统,如肠道菌群与环境互作研究。此外,Basidiobolus的跨结构域作用机制仍需实验验证,以明确其在微生物稳态与宿主生理中的具体功能。

 

提供基于微生物组的关联网络分析与跨结构域互作解析服务,支持肠道微生物稳态、宿主适应性与生态网络建模研究。

 

结语
本研究通过引入绝对丰度分析方法,揭示了传统相对丰度研究中被掩盖的微生物生态特征。Basidiobolus作为关键的真菌属,在肠道微生物网络中发挥跨结构域桥梁作用,其缺失导致网络结构显著改变,提示其在维持微生物稳态中的重要性。DspikeIn平台为微生物组研究提供了系统性解决方案,支持跨研究可比性与生态解析力的提升。该成果为宿主-微生物互作研究开辟新方向,尤其在非模式动物与保育生态学中具有广泛应用前景。

 

文献来源:
Mitra Ghotbi, Jason E Stajich, Jason W Dallas, Julissa Perez-Marron, and Donald M Walker. Absolute abundance unveils Basidiobolus as a cross-domain bridge indirectly bolstering gut microbiome homeostasis. The ISME Journal.
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