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中国聊城华稔酵素生物工程有限公司是由中国救灾协会投资控股,直接服务三农的高新技术企业。公司注资1.91亿,占地96亩,厂房12600㎡,生产线6条,从业人员596人,高级技术人才61人,其核心技术就是直接引用日本酵素菌及相关技术,产销华稔酵素菌系列生物有机肥。公司产品自投放市场以来,取得了良好的口碑与信誉,已获取农业部正式登记:即:微生物肥(2005)准字(0166)号。
   尤其自2008年以来,公司与日本酵素世界社深层次合作,与山东省科协,聊城大学农学院及生命科学学院(原生物系)的专家教授们密切合作,利用酵素菌2号,去粗取精,吐故纳新,在第一第二代产品的基础上进行充分的优化与升级,相继开发出“保健养生酵素液”“酵素畜禽益生增效素”“酵素鱼肥”“酵素调水剂”“肥水剂”“酵素土壤消毒培肥剂”“酵素土壤修复剂”“酵素菌育苗营养肥”“酵素菌腐熟有机肥”“酵素菌冲施肥”“BYM酵素液(原丰产王)”“酵素菌土壤改良剂”“有机物料腐熟剂”等第三代系列产品。且年产量达12.68万吨。公司新一代产品获中国专利技术博览会金奖;中国杨凌农业科技博览会后稷金像奖;国家级重点科技项目。使用本公司产品,具有活土养根,防病抗衰,壮棵丰果,增色提亮,优质高产等良好功效,是当前国家号召发展标准化农业,确保农产品安全的首选佳品。



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微生物群落中一种微生物是成为“通才”还是“专才”?
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“生态位(ecological niche)指的是在一个生物群落中,某个物种所占据的一种生物学角色或功能,包括其生物学特性、行为习性、食物来源和影响其他物种的方式等方面。生态位是一个物种在当前环境下所占据的一种相对稳定的生物学角色,是群落中各个物种所占据的一种生态空间。生态位反映了物种在生态系统中的位置和作用,对于生态系统的稳定和功能具有重要的影响。” - ChatGPT

长期以来,生态位概念在微生物中不如在其他生物中流行。von Meijenfeldt及同事在Nature Ecology & Evolution期刊上新发表了一篇文章,提出了一个新的指标,称为社会生态位广度(social niche breadth,SNB),用来衡量一个微生物能够适应环境的能力。


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物种在它们能够应付的非生物和生物条件的范围内有所不同,泛化种(“通才”,generalists)可以在各种栖息地或情况下茁壮成长,而特化种(“专才”,specialists)则限于较小的条件。微生物在这个连续体上也有差异:泛化种(例如,我们大量研究的可培养的模型细菌)有一个更广泛的生态位,而特化种,如严格的内共生细菌,有一个更狭窄的生态位。定义一个生物体的生态位需要对其持续存在的条件有一个坚实的了解。这对较大的和研究较多的生物体来说已经很困难了,而对微生物世界来说几乎是不可能的,因为微米级的条件和相互作用很重要。幸运的是,来自环境样本的DNA测序时代已经改变了游戏规则。von Meijenfeldt et al定义了微生物生态位的一个方面 - “社会生态位(social niche)”,它反映了在环境样本中观察到的该物种在其他微生物群体中的约束程度

一些微生物物种出现在各种组成不同的群落中,而另一些则总是与其他(或者说一套)微生物的分享其周围环境。作者根据社会生态位广度(SNB)将所有等级的20,700多个微生物分类群沿着一个梯度分类,并研究了作为社会特化种与社会泛化种的基因组关联。SNB被定义为发现一个分类群的样品之间成对的成分差异的平均值(图1)。使用SNB分数作为生态位广度的代表的理由是,一个物种能够应对的环境条件越广,它就越有可能与各种各样的其他物种分享其栖息地。这种思想已经被用于植物和动物。


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图1 |  群落组成的相似性是微生物社会生态位的一个定量生态特征

图1简化描述了如何确定微生物的SNB。方块代表独立的环境样本(来自已发表的数据集),包括几个微生物分类群,它们被描绘成彩色的圆圈。深蓝色的微生物出现在不同样本中组成非常不同的群落中;它的SNB得分很高,因此它被认为是社会泛化种。黄色微生物总是与相同的深蓝色分类群一起出现;它的SNB分数会很低,因此会被认为是社会特化种。社会特化种可以在低多样性样品(如黄色微生物)或高多样性样品中发现(如绿色微生物,它总是在具有相同成分的样品中发现)。

von Meijenfeldt及同事从超过22,000个公布的环境样本中计算了每个已知原核生物分类群的SNB分数。重要的是,SNB得分可以在任何分类学等级水平上计算,从门类到物种。这种分类学上的区别使作者能够表明,作为社会泛化种的较高水平的分类群可以包含包括较低水平的社会泛化种或特化种。例如,Flavobacteriaceae家族是一个社会泛化种分类群,但该支系包含的子分类群大多是社会特化种属。另一方面,社会泛化种分类群Lactobacillaceae包含许多社会泛化种属。这表明在整个进化过程中,有许多独立的社会专业化或生态位范围的扩展。

该研究还探讨了作为微生物社会泛化种或社会特化种的各种生态属性。值得注意的是,社会特化种在其出现的各个样本中具有相对均匀的丰度,而社会泛化种往往在群落中占据局部优势,但在各个样本中的相对丰度变化更大。这一结果支持这样的假设:社会特化种在接近承载能力时具有低而稳定的丰度(K-选择),而一些社会泛化种是机会主义类群,在环境允许时达到高的相对丰度(r-选择)

注:K-选择和r-选择是两种常见的生态选择策略,常常用来形容不同种群的适应策略。K-选择策略指的是在稳定的生态系统中,生物种群的密度已经达到其承载能力的最大值,因此种群需要调整自身的适应策略,以便能够在有限的资源下维持自身的存活和繁殖。这种策略主要表现在种群的生长速率较慢,个体的体型较大,寿命较长,投入更多的能量在繁殖和抚养行为中。典型的K-选择种包括大型哺乳动物如老虎、狮子等。相对而言,r-选择策略则表现为快速繁殖和高生长速率,以适应环境变化、掠夺式捕食和快速的本地扩张。这种策略主要表现在种群密度稀少的环境中,因为种群的密度较低,所以种群的生长受到的限制较少,种群的生长速率因此较快,个体体型较小,寿命较短,能量资源的分配会更倾向于繁殖而不是抚养行为。典型的r-选择种包括昆虫和其他小型动物,如蚂蚁、金鱼等。

其次,将SNB得分与基因组特性进行比较,如基因组大小和其他相关特征(即核苷酸、基因或独特功能的数量,以及属内基因组大小变化、泛基因组大小和开放度)。事实上,最近的一些研究支持基因组大小和生态位广度之间的理论联系,生态泛化种有更大的基因组以适应不同的条件,而特化种由于失去了不必要的基因而减少了基因组。在这里,作者发现基因组大小和SNB得分之间没有直接的相关性,但发现社会泛化种的基因组比社会特化种的基因组在大小上更有变化,后者编码的泛基因组更小、更封闭。这些特性表明社会泛化种的基因组流动性增加,这一点从他们在侵入性移动元件(质粒和噬菌体)中的富集得到证实,突出了社会泛化种保持开放的泛基因组的可能机制。

此外,总的来说,社会特化种富集的基因类别比社会泛化种少。这是因为在专业化过程中保留的功能基因取决于分类群所遇到的条件。该分析还显示了通常在低或高生物多样性群落中发现的社会特化种的不同特性,高生物多样性的特化种具有更丰富的功能。总的来说,作者认为社会专业化在微生物世界中有多种形式。

将来的工作将需要测试SNB分数与其他生态位广度指标(例如基于基因组学)的比较。时间会告诉我们这个指标会在多大程度上被科学界采纳和使用--要么是专注于特定分类群或栖息地的“特化种”研究小组,要么是由微生物生态学的一般问题驱动的“泛化种”。最重要的是,人们可以期待看到SNB得分将如何通过了解生态属性(例如入侵和殖民能力,生态关系,如竞争或互助,对扰动的抵抗力和复原力等等)改善生态系统的命运预测。

参考文献:
Muller, E.E.L. The social dimension of microbial niches. Nat Ecol Evol (2023). https://doi.org/10.1038/s41559-023-02020-0Shan, X., Goyal, A., Gregor, R. et al. Annotation-free discovery of functional groups in microbial communities. Nat Ecol Evol (2023). https://doi.org/10.1038/s41559-023-02021-z

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