研究成果以“Microbial?ecosystem?and?ecological?driving?forces?in?the?deepest?ocean?sediments”為題發(fā)表在《Cell》雜志上。百邁客生物為該研究提供了測(cè)序服務(wù)。

Microbial ecosystem and ecological driving forces in the deepest ocean sediments

研究背景

深淵區(qū)（水深超6,000米，或根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織定義為水深超過6500米）占海洋垂直深度的45%，以極端高壓（110兆帕）、低溫（接近冰點(diǎn)）、黑暗及有機(jī)質(zhì)稀缺為特征。盡管環(huán)境嚴(yán)酷，這里卻孕育了獨(dú)特的生物群落，如凝膠狀魚類、端足類甲殼動(dòng)物及依賴化能合成的微生物。這些生物通過基因和代謝途徑的適應(yīng)性進(jìn)化，成為研究生命極限的范本。

從1960年起，人類對(duì)深淵的探索歷程一直伴隨著巨大的代價(jià)和犧牲，也為現(xiàn)代深淵研究奠定了基礎(chǔ)。直至中國(guó)“奮斗者號(hào)”全海深載人潛水器的出現(xiàn)（2020年創(chuàng)下10,909米下潛紀(jì)錄），深淵科考進(jìn)入新階段。其220公斤有效載荷、高速水聲通信系統(tǒng)及高國(guó)產(chǎn)化率，顯著提升了采樣精度與效率。

研究?jī)?nèi)容及結(jié)果

構(gòu)建海洋最深生態(tài)系統(tǒng)圖景

上海交通大學(xué)肖湘團(tuán)隊(duì)，作為全球深海高壓微生物領(lǐng)域極少數(shù)至今在研的科學(xué)團(tuán)隊(duì)，與中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所等國(guó)內(nèi)多家科研單位共同參加了“奮斗者”號(hào)載人潛水器TS21航次，探索了馬里亞納海溝、雅浦海溝和菲律賓海盆6000-11000米水深區(qū)域，其中雅浦海溝最深點(diǎn)為人類首次探索，采集了包括水體、沉積物、宏生物、巖石等千余份樣本。

通過對(duì)采集的1，648份沉積物樣本進(jìn)行宏基因組測(cè)序，研究人員鑒定7,564個(gè)原核微生物物種，其中89.4%為未報(bào)道的新物種，這說明深淵微生物具有超乎想象的物種新穎性，盡管深淵調(diào)查區(qū)域的面積不足全球海洋的億分之一，其物種多樣性與已知的全球海洋微生物多樣性相當(dāng)，說明在最深海域超高壓下微生物異常繁榮。

為解釋深淵微生物的異常繁榮，肖湘團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種新的基于宏基因組的生態(tài)分析流程，將環(huán)境生態(tài)驅(qū)動(dòng)過程與微生物基因組特征和代謝偏好結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)深淵微生物通過“精簡(jiǎn)型”和“多能型”兩種截然不同的深淵環(huán)境適應(yīng)策略，支撐了高新穎性的微生物生態(tài)系統(tǒng)。

圖1.深淵微生物的超高新穎性和多樣性及其生態(tài)成因

構(gòu)建全球深淵微生物數(shù)據(jù)庫(kù)

“溟淵計(jì)劃”構(gòu)建的全球深淵微生物數(shù)據(jù)庫(kù)，總數(shù)據(jù)量與過去十年海洋微生物積累的總數(shù)據(jù)量相當(dāng)，研究發(fā)現(xiàn)的深淵微生物出人意料的超高新穎性和多樣性，展現(xiàn)了深淵生命的新資源潛能，可能幫助人類解決當(dāng)前面臨的常規(guī)環(huán)境生物資源枯竭的困境。

“溟淵計(jì)劃”微生物數(shù)據(jù)集將依托國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)向全球開放共享，呼吁國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者協(xié)力攻堅(jiān)深淵環(huán)境與生命的重大科學(xué)問題，拓展人類對(duì)深部生命的認(rèn)知邊界。

圖2.全球深淵微生物數(shù)據(jù)庫(kù)

該研究專題報(bào)道了深淵研究的重大進(jìn)展，樣本分析顯示出較高的分類新穎性，為我們呈現(xiàn)了一個(gè)海洋深處極度繁榮的生態(tài)系統(tǒng)。重點(diǎn)研究了深淵生態(tài)系統(tǒng)，包括深淵微生物、深淵無脊椎動(dòng)物（鉤蝦）和深淵脊椎動(dòng)物（魚類）的特征與環(huán)境適應(yīng)，從而描繪了深淵特殊的食物鏈：從微生物到鉤蝦再到魚類。發(fā)現(xiàn)了深淵存在跨越物種邊界的深淵環(huán)境“共適應(yīng)”策略。

以上內(nèi)容來源于上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，侵刪

接下來，讓我們一起來看看文章中的故事。

客戶單位：北京大學(xué)等

影響因子：69.502

組學(xué)方法：宏基因組

研究?jī)?nèi)容：吸煙與非酒精性脂肪肝（NAFLD）呈正相關(guān)，但這種關(guān)聯(lián)的潛在機(jī)制尚不清楚。在此研究中，揭示了尼古丁在腸道內(nèi)積累，并激活腸道AMPKα。研究發(fā)現(xiàn)腸道細(xì)菌Bacteroides xylanisolvens是一種有效的尼古丁降解菌。B. xylanisolvens的定植可以降低暴露于尼古丁的小鼠腸道尼古丁濃度，并且可以改善尼古丁加重的非酒精性脂肪肝的進(jìn)展情況。從機(jī)制上來說，AMPKα促進(jìn)鞘磷脂磷酸二酯酶3（SMPD3）的磷酸化，穩(wěn)定后者，從而增加腸道神經(jīng)酰胺的形成。該研究結(jié)果確立了腸道尼古丁積累在非酒精性脂肪肝進(jìn)展中的作用，并揭示了人類腸道中具有代謝尼古丁能力的一種內(nèi)源性細(xì)菌。這些發(fā)現(xiàn)也為減少吸煙加劇的非酒精性脂肪肝的進(jìn)展提供了可能的途徑。

合作單位：中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所

影響因子：16.837

組學(xué)方法：16S V3-V4，ITS1

研究?jī)?nèi)容：根際微生物組的組裝，受土壤條件的影響。此研究基于對(duì)三個(gè)野生稻自然保護(hù)區(qū)種群（即原位）和三個(gè)原位移植野生稻種群進(jìn)行了采樣測(cè)序，通過GJAM方法確定了構(gòu)成野生稻根際微生物組核心的共44個(gè)ASVs，包括屬于Actinobacteria門、Chloroflexi門、 Firmicutes門和Nitrospirae門的35個(gè)細(xì)菌ASVs和屬于Ascomycota門、Basidiomycota門和Rozellomycota門的9個(gè)真菌ASVs。屬于Haliangium、Anaeromyxobacter、Bradyrhizobium和Bacillus屬的9種核心細(xì)菌ASVs在原位移植野生稻的根際圈中比在原位野生稻的根際圈中更豐富。核心微生物組的主要生態(tài)功能是固氮、錳氧化、好氧化能異養(yǎng)、化能異養(yǎng)和鐵呼吸，表明核心根際微生物組在改善水稻生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)資源獲取方面的作用。核心根際微生物組的進(jìn)一步潛在利用應(yīng)考慮土壤性質(zhì)對(duì)不同屬豐度的影響。

客戶單位：北京航空航天大學(xué)

影響因子：16.837

組學(xué)方法：ITS1，qPCR

研究?jī)?nèi)容：中國(guó)月宮一號(hào)（LP1）是集高效植物栽培、動(dòng)物蛋白生產(chǎn)、尿氮回收、固體廢物生物轉(zhuǎn)化為一體的地面生物再生生命支持系統(tǒng)（BLSS）試驗(yàn)臺(tái)。迄今為止，還沒有基于分子方法的詳細(xì)調(diào)查BLSS棲息地中的真菌群落和霉菌毒素潛力。為了確保實(shí)際太空任務(wù)的安全BLSS設(shè)計(jì)，通過ITS1擴(kuò)增子測(cè)序和qPCR技術(shù)分析了月宮365項(xiàng)目期間LP1表面真菌組和霉菌毒素的潛力。與其他封閉的生境相比，LP1系統(tǒng)在真菌群落多樣性方面表現(xiàn)出明顯的差異，真菌的alpha多樣性更高，群落結(jié)構(gòu)也不同。由于不同居住群體的存在，LP1生境的表面真菌群落存在著明顯的差異。然而，在有不同居住者的植物艙中，真菌群落沒有明顯的差異。溯源分析顯示，LP1中的大部分表面真菌都來自于植物。不管居住者或地點(diǎn)的差異，霉菌毒素基因拷貝數(shù)沒有明顯差異。研究顯示，植物是表面真菌微生物組的關(guān)鍵來源；然而，居住者的更替會(huì)引起B(yǎng)LSS中表面真菌群落的重大擾動(dòng)。種植植物減少了真菌的波動(dòng)，保持了表面真菌微生物群的健康平衡和霉菌毒素的潛力。

客戶單位：青島大學(xué)

影響因子：16.744

組學(xué)方法：16S V3-V4，qPCR

研究?jī)?nèi)容：海水型廢水的特點(diǎn)是含有高濃度的土霉素（OTC）和鹽，這對(duì)傳統(tǒng)的生物脫氮過程是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。由于海洋無氧菌（MAB）具有良好的耐鹽性，最近被用于從含鹽廢水中脫氮。本研究首次集中研究了OTC對(duì)MAB從基于海水的廢水中脫氮的影響，特別強(qiáng)調(diào)了抗生素抗性基因（ARG）的擴(kuò)散和群體感應(yīng)（QS）反應(yīng)。在低劑量的OTC（≤7 mg L-1）下，MAB具有良好的耐受性，總的脫氮效率保持在77%。當(dāng)OTC劑量達(dá)到22 mg L-1時(shí)，MAB的活性被明顯抑制。當(dāng)OTC劑量從0 mg L-1增加到22時(shí)，MAB的相對(duì)豐度從14.41%急劇下降到4.1%。相反，隨著OTC含量的增加，抗生素耐藥菌逐漸成為反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)種群，同時(shí)伴隨著ARG相對(duì)豐度的增加?；贛AB的菌群對(duì)OTC毒性的耐受性因ARGs的高表達(dá)而增強(qiáng)。此外，更多的細(xì)胞外聚合物質(zhì)被分泌出來，以增強(qiáng)ammox顆粒對(duì)OTC毒性的耐受性，這被信號(hào)分子（3OC6-HSL）的大量釋放所促進(jìn)。此外，在OTC脅迫下，hdh和tetM的表達(dá)受到QS的調(diào)控，增強(qiáng)了基于MAB的菌群的耐受性。因此，沼氣團(tuán)對(duì)OTC的耐受性主要?dú)w因于增殖的ARG和活躍的QS。這項(xiàng)工作開發(fā)了MAB在基于海水的廢水處理中的巨大潛力。

客戶單位：南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

影響因子：14.224

組學(xué)方法：宏基因組

研究?jī)?nèi)容：本研究調(diào)查了微藻生長(zhǎng)對(duì)抗生素去除的影響以及藻類-細(xì)菌顆粒污泥（ABGS）系統(tǒng)中抗生素耐藥基因（ARGs）/ ARGs宿主細(xì)菌的衰減。在四環(huán)素（TC）和磺胺嘧啶（SDZ）混合物（2-4 mg/L）的存在下，微藻可以在細(xì)菌顆粒污泥（BGS）上生長(zhǎng)，形成ABGS，葉綠素-a含量達(dá)到了7.68-8.13 mg/g-VSS。ABGS對(duì)TC和SDZ的去除率高達(dá)79.0%和94.0%，比BGS的去除率高4.3-5.0%。宏基因組分析表明，BGS中與TC/SDZ相關(guān)的ARG和移動(dòng)元件（MGEs）的相對(duì)豐度比ABGS中的高56.1%和22.1%。從顆粒中共檢測(cè)到26個(gè)ARG，它們被鑒定為與46個(gè)宿主細(xì)菌有關(guān)。26個(gè)ARG中的13個(gè)和46個(gè)宿主中的13個(gè)分別是和宿主共享的ARG。BGS中宿主細(xì)菌的總相對(duì)豐度比ABGS中的高30.8%。Scenedesmus和Chlorella是主要的微藻，可能會(huì)減少ARG宿主的多樣性。總的來說，ABGS是一種有前途的生物技術(shù)，用于含抗生素的廢水處理。

客戶單位：江蘇科技大學(xué)

影響因子：11.889

組學(xué)方法：全長(zhǎng) 16S

研究?jī)?nèi)容：通過在生物接觸氧化反應(yīng)器中使用玄武巖纖維（BF）生物載體，成功處理了鋰電池漿液廢水。結(jié)果顯示在12小時(shí)的HRT和0-1mg/L的溶解氧（DO）下，COD（93.3±0.5 %）和總氮（77.4±1.0 %）明顯減少。改進(jìn)后的Stover-Kincannon模型表明，R-BF的總脫氮率為4.462 kg/m3/d，而Monod模型中的底物最大比反應(yīng)速率（qmax）為0.323 mg-N/mgVSS/d。在生物巢內(nèi)建立了穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境。微生物分類學(xué)分析顯示存在反硝化脫碳菌、異養(yǎng)硝化-好氧反硝化聯(lián)合菌、亞硝酸鹽氧化菌和氨氧化菌。功能分析顯示R-BF中與（有氧）化能異養(yǎng)、氮呼吸、硝酸鹽還原、亞硝酸鹽呼吸/反硝化和硝酸鹽相關(guān)的變化。該研究提出了一種在低C/N條件下實(shí)現(xiàn)鋰漿廢水處理的反硝化的新方法。

客戶單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)

影響因子：10.753

組學(xué)方法：16S V3-V4，LC-MS

研究?jī)?nèi)容：微塑料（MPs）在生物體中的廣泛存在和積累已使它們被認(rèn)為是一個(gè)重大的全球生態(tài)問題。有很多關(guān)于MP如何影響水生物種的生理和行為的數(shù)據(jù)，但MPs對(duì)家禽的影響知之甚少。因此，本研究旨在探討MPs暴露對(duì)于雞健康的不良影響和機(jī)制。結(jié)果表明，MPs暴露會(huì)降低雞的生長(zhǎng)性能和抗氧化能力，損害雞的腸、肝、腎和脾臟。此外，暴露于MPs的雞的腸道微生物群顯示出α多樣性的顯著降低，伴隨著分類組成的顯著變化。微生物分類學(xué)研究表明，接觸MPs導(dǎo)致11個(gè)屬相對(duì)比例顯著增加，3個(gè)門和52個(gè)屬相對(duì)比例明顯下降。在減少的細(xì)菌類群中，有11個(gè)屬甚至在暴露于MPs的雞的腸道微生物群中無法檢測(cè)到。 代謝組學(xué)分析表明，鑒定出2561種（1190種上調(diào)，1371種下調(diào)）差異代謝產(chǎn)物，主要參與5種代謝途徑，包括D-氨基酸代謝、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、維生素消化吸收、礦物質(zhì)吸收和組氨酸新陳代謝。綜上所述，這項(xiàng)研究表明，MPs暴露通過擾亂腸道微生物穩(wěn)態(tài)和腸道代謝，導(dǎo)致雞的不良健康。這項(xiàng)研究還為世界各地的環(huán)境機(jī)構(gòu)提供了動(dòng)力，以規(guī)范塑料制品的應(yīng)用和處置，并減少環(huán)境污染。

客戶單位：中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所

影響因子：9.043

組學(xué)方法：細(xì)菌全長(zhǎng) 16S，古菌全長(zhǎng)16S

研究?jī)?nèi)容：深海冷泉是由流體攜帶的碳?xì)浠衔锞S持生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)之一。一旦流體停止，繁榮的自養(yǎng)群落就會(huì)消亡，被稱為絕跡冷泉。但異養(yǎng)生物群甚至可以存活數(shù)千年。原核生物在活躍冷泉中的關(guān)鍵作用已明確，但迄今為止人們對(duì)它們?cè)诮^跡冷泉中的功能知之甚少。此研究闡明了南海海馬冷泉已絕跡冷泉地點(diǎn)沉積物原核生物的多樣性、分類特異性、種間相關(guān)性和代謝特征。與活躍冷泉相比，已絕跡冷泉的古菌α多樣性顯著增加，而細(xì)菌的α多樣性保持不變。然而，基于加權(quán)層面，古菌組成在活躍或非活躍位點(diǎn)的絕跡冷泉處沒有顯著差異，而細(xì)菌組成表現(xiàn)出顯著差異。古菌和細(xì)菌的分布在已絕跡的冷泉中表現(xiàn)出明顯的特異性，表明了這里獨(dú)特的生命特征。原核生物可能在無機(jī)碳、硫和氮的循環(huán)中以化學(xué)自養(yǎng)方式生活，或在碳?xì)浠衔锏难h(huán)中以化學(xué)有機(jī)體營(yíng)養(yǎng)的方式生活。值得注意的是，許多已絕跡的冷泉特定物種和網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵譜系被歸類為變形桿菌。關(guān)于該分支的功能多樣性和代謝靈活性，變形桿菌被認(rèn)為整合了地球化學(xué)循環(huán)，并在絕跡冷泉微生物組的能量和資源補(bǔ)充中發(fā)揮關(guān)鍵作用?？偟膩碚f，研究結(jié)果揭示了已絕跡冷泉中的微生物生態(tài)學(xué)和功能多樣性，為流體停止后的生物地球化學(xué)循環(huán)提供了新的理解。

2018年11月的“百邁客全國(guó)功能基因組學(xué)峰會(huì)”上，劉老師作為演講嘉賓在“微生物分會(huì)場(chǎng)”做了精彩匯報(bào)，小編清晰記得劉老師的演講題目為“The histone demethylase KDM5 regulates autism-like behavior by maintaining gut microbiota homeostasis”，當(dāng)她講到“孤獨(dú)癥”兒童的處境與狀態(tài)時(shí)，她眼神中流露出的悲憫深深感染了我，我想她對(duì)自己研究領(lǐng)域的熱愛與堅(jiān)持一定也是出自于這種情懷吧。

接下來，我們一起來了解下劉老師的這篇文章取得了哪些突出進(jìn)展吧！

?圖1. ?A：野生型（wt, w¹¹¹⁸）和基因敲除型（kdm5^K6801/10424）果蠅的KDM5, H3K4me3和組蛋白H3水平（Western blot）；B：wt和kdm5^K6801/10424果蠅腸道組織KDM5轉(zhuǎn)錄水平（RNA-seq）；C：wt和kdm5^K6801/10424果蠅消化道影像，紅框內(nèi)的斑點(diǎn)指示有腸道缺陷（氣泡）；D：3-5齡wt和kdm5^K6801/10424果蠅的腸道缺陷（氣泡）比例；E：透射電鏡觀察wt和kdm5^K6801/10424果蠅前、后中腸上皮屏障；F：藍(lán)色食用染料標(biāo)記、測(cè)量wt和kdm5^K6801/10424果蠅的腸滲透性；G：異硫氰酸熒光素（FITC）標(biāo)記的玻璃粉指示kdm5^K6801/10424果蠅消化道滲透性較高；H：Myo1A-Gal4 ^TS/+和Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅的頭、腸組織的KDM5, H3K4me3和組蛋白H3水平（Western blot）；I：藍(lán)色食用染料標(biāo)記、測(cè)量Myo1A-Gal4^TS/+和Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅的腸滲透性；J、K和N：與wt果蠅相比，kdm5^K6801/10424果蠅的接觸距離變遠(yuǎn)、交往活躍度下降、雌性社交接觸時(shí)間變短；L、M和O：與Myo1A-Gal4 ^TS果蠅相比，Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅也發(fā)生了接觸距離變遠(yuǎn)、社交活躍度下降、雌性交往接觸時(shí)間變短。

?2. KDM5調(diào)節(jié)果蠅的腸道菌群組成

?圖2. A：wt和kdm5^K6801/10424果蠅“種”水平的腸道菌群類型；B：wt和kdm5^K6801/10424果蠅腸道菌群OTU數(shù)目；C：wt和kdm5^K6801/10424果蠅“門”水平的腸道菌群分層聚類；D：wt和kdm5^K6801/10424果蠅“目”水平的腸道菌群相對(duì)豐度熱圖；E：3日齡wt、kdm5¹⁰⁴²⁴、kdm5^K06801、kdm5^K6801/10424和kdm5^k6801;gkdm5-HA果蠅腸道乳酸菌（Lactobacillus spp）數(shù)量（CFU/只）；F：4日齡wt、kdm5¹⁰⁴²⁴、kdm5^K06801、kdm5^K6801/10424和kdm5^k6801;gkdm5-HA果蠅腸道革蘭氏陰性菌數(shù)量（CFU/只）；G：wt和kdm5^K6801/10424果蠅腸道革蘭氏陰性菌與陽(yáng)性菌比例；H：wt和kdm5^K6801/10424果蠅腸道L. plantarum L168和P. rettgeri P6豐度水平（q-PCR）；I：wt與kdm5^K6801/10424、Myo1A-Gal4 ^TS/+與Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅的中腸PH3正染色干細(xì)胞數(shù)目。

?圖3. A-E：采用wt果蠅的菌群重塑后，1日齡無菌wt和kdm5^K6801/10424果蠅的腸道革蘭氏陰性菌數(shù)量（CFU/只）、乳酸菌（Lactobacillus spp.）數(shù)量（CFU/只）、革蘭氏陰性菌與陽(yáng)性菌的比例、L. plantarum L168和P. rettgeri P6相對(duì)豐度（RT-PCR）、接觸距離、社交活躍度、雌性交往接觸時(shí)間比較；F-N：采用wt果蠅的菌群重塑后，4日齡無菌wt和kdm5^K6801/10424果蠅的比較（同上述A-E）。

3. 對(duì)果蠅腸道菌群的調(diào)控緩解了KDM5缺乏所誘導(dǎo)的表型

圖4. A：無菌Myo1A-Gal4 ^TS/+和Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅的接觸距離比較；B：3種培養(yǎng)基（營(yíng)養(yǎng)物瓊脂、甘露糖瓊脂和革蘭氏陰性菌瓊脂）培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)日糧和抗生物添加日糧對(duì)kdm5^K6801/10424果蠅腸道致病菌數(shù)量（CFU/只）的影響；C-E：標(biāo)準(zhǔn)日糧和植物乳桿菌對(duì)kdm5^K6801/10424果蠅的腸道缺陷（氣泡）、接觸距離和社交活躍度的影響；F-J：標(biāo)準(zhǔn)日糧和植物乳桿菌（L. plantarum L168）添加日糧對(duì)kdm5^K6801/10424果蠅的植物乳桿菌（L. plantarum L168plantarum L168Lactobacillus spp.）數(shù)量（CFU/只）、腸滲透性、腸道缺陷（氣泡）、接觸距離和社交活躍度的影響；K-L：標(biāo)準(zhǔn)日糧和乳酸菌（Lactobacillus spp.）添加日糧對(duì)Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅的接觸距離和社交活躍度的影響；M-N：標(biāo)準(zhǔn)日糧和抗生素添加日糧對(duì)Myo1A-Gal4^TS/kdm5^RNAi果蠅的接觸距離和社交活躍度的影響；O-S：5-羥色氨（5-HT）分別在wt與kdm5^K6801/10424果蠅、標(biāo)準(zhǔn)日糧與抗生物添加日糧飼養(yǎng)的kdm5^K6801/10424果蠅、標(biāo)準(zhǔn)日糧與乳酸菌（Lactobacillus spp.）添加日糧飼養(yǎng)的kdm5^K6801/10424果蠅、Myo1A-Gal4 ^TS/+與Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅、標(biāo)準(zhǔn)日糧與乳酸菌（Lactobacillus spp.）添加日糧飼養(yǎng)的Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅組間的濃度（ng/mg）比較。

4. KDM5對(duì)免疫缺陷（IMD/Rel）信號(hào)通路具有負(fù)調(diào)控作用

圖5. A-C：wt和kdm5^K6801/10424果蠅腸道組織差異表達(dá)基因的分層聚類分析、GO富集分析和蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析；D：與wt果蠅相比，kdm5^K6801/10424果蠅腸道組織的抗菌和先天免疫反應(yīng)基因相對(duì)表達(dá)（RT-PCR）；E：與kdm5^K6801/10424果蠅相比，飼喂植物乳桿菌（L. plantarum L168）和抗生素日糧的kdm5^K6801/10424果蠅腸道組織的抗菌和先天免疫反應(yīng)基因相對(duì)表達(dá)；F：wt和kdm5^K6801/10424果蠅腸道組織的PGRP-LC基因結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄模式；G-H：wt與kdm5^K6801/10424果蠅腸道組織imd、PGRP-LC-RA、PGRP-LC-RE基因啟動(dòng)子區(qū)域的KDM5水平和H3K4me3水平分析（ChIp-qPCR）；I：kdm5^K6801/10424和Myo1A-Gal4 ^TS/kdm5^RNAi果蠅腸道組織，以及S2細(xì)胞的全長(zhǎng)PGRP-LC-RA和PGRP-LC-RE表達(dá)分析（RT-PCR）；J：wt和kdm5^K6801/10424果蠅腸道組織的Relish免疫熒光染色；K：wt和kdm5^K6801/10424果蠅腸道組織的Relish基因啟動(dòng)子區(qū)域的Relish水平分析（ChIp-qPCR）。

5. KDM5去甲基化酶的活性調(diào)節(jié)了IMD/Rel通路的活性和腸-菌-腦軸功能

?圖6. A：與kdm5^k6801;gkdm5-HA果蠅相比，3-5日齡kdm5^k6801;gkdm5^JmjC*-HA（簡(jiǎn)稱kdm5^Jmjc*）果蠅腸道組織的抗菌和先天免疫反應(yīng)基因的表達(dá)（RT-PCR）；B-C：3-5日齡kdm5^k6801;gkdm5-HA和kdm5^Jmjc*果蠅腸道的乳酸菌（Lactobacillus spp）、植物乳桿菌（L. plantarum L168）、P. rettgeri P6數(shù)量（CFU/只）；D：3-5日齡kdm5^k6801;gkdm5-HA和kdm5^Jmjc*果蠅中腸PH3正染色干細(xì)胞數(shù)目；E：3-5日齡kdm5^k6801;gkdm5-HA和果蠅腸滲透性評(píng)估；F：異硫氰酸熒光素（FITC）標(biāo)記的玻璃粉指示kdm5^Jmjc*果蠅消化道滲透性較高；G-H：kdm5^k6801;gkdm5-HA與kdm5^Jmjc*果蠅的接觸距離和交往活躍度比較；I-K：標(biāo)準(zhǔn)日糧與植物乳桿菌（L. plantarum L168）添加日糧對(duì)kdm5^Jmjc*果蠅消化道滲透性、接觸距離和交往活躍度的比較；L：kdm5^k6801;gkdm5-HA和kdm5^Jmjc*果蠅腹部組織的5-羥色胺（5-HT）濃度比較；M：標(biāo)準(zhǔn)日糧與植物乳桿菌（L. plantarum L168）添加日糧對(duì)kdm5^Jmjc*果蠅5-HT濃度的影響。

6、抑制IMD信號(hào)通路可以改善KDM5缺乏導(dǎo)致的腸道失調(diào)和社交異常

圖7. A：四組（Myo1A-Gal4^TS/+、Myo1A-Gal4^TS/+; kdm5^RNAi/+、Myo1A-Gal4^TS/+; kdm5^RNAi/ imd^RNAi和Myo1A-Gal4^TS+; imd^RNA/+）果蠅的腸道革蘭氏陰性菌與陽(yáng)性菌的比例；B：四組（如圖A）果蠅的腸道L. plantarum L168和P. rettgeri P6相對(duì)豐度；C：四組果蠅的腸滲透性、接觸距離、交往活躍度、交往接觸時(shí)間、5-羥色胺（5-HT）濃度比較。

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