广东
近日，微生物改造技术全国重点实验室张正研究员、李越中教授团队在微生物抗菌毒素研究中取得系列进展，在微生物学领域的中科院1区Top期刊Microbiome、The ISME Journal发表研究论文。
蛋白质抗菌毒素（Antimicrobial toxin）是微生物间拮抗作用的关键武器，不仅帮助微生物在种内或种间冲突中形成竞争优势，也与病原菌对人类、动物和植物的致病机制密切相关。然而，微生物抗菌毒素的识别和鉴定较为困难，自然界中大多数抗菌毒素仍未被发现，限制了对于它们多样性与生态分布、拮抗作用与群落构建、抗菌机制与功能潜力等方面的认识。
在Microbiome期刊发表的论文题为“Global biogeography and projection of antimicrobial toxin genes”，微生物改造技术全国重点实验室博士后刘亚和博士研究生耿俞为并列第一作者，李越中教授和张正研究员为共同通讯作者，山东大学为唯一作者单位。该工作基于抗菌毒素多种特征，建立了在微生物基因组中高通量识别抗菌毒素基因的流程。通过关联全球1万个环境样本与超过20万个微生物基因组信息，识别到来自149个家族和4400个同源簇的抗菌毒素，并由此展示了抗菌毒素在序列组成、作用机制、分泌方式上的高多样性。在此基础上，研究证明全球微生物群落普遍编码复杂多样的抗菌毒素，并存在广泛栖息地差异。基于机器学习模型生成了全球抗菌毒素分布地图，确定人为因素对于解释抗菌毒素多样性热点具有关键作用。这些结果表明自然环境是抗菌毒素的储存库，而人类活动正在增强抗菌毒素跨栖息地传播。
在The ISME Journal期刊发表的论文题为“Global microbial community biodiversity increases with antimicrobial toxin abundance of rare taxa”，刘亚为论文第一作者，李越中教授和张正研究员为共同通讯作者，山东大学为唯一作者单位。该工作通过大规模分析全球微生物群落信息，确定了抗菌毒素丰度与群落生物多样性的关系。与对拮抗作用的预期不同，全球微生物群落生物多样性随稀有类群抗菌毒素丰度增高。稀有类群有可能编码比丰富类群更多的抗菌毒素，从而促进微生物群落在复杂的相互作用中保持高生物多样性。该研究支持了高生物多样性是群落聚集新兴特性的观点，强调了抗菌毒素介导的拮抗作用对于微生物群落的核心重要性。解析抗菌毒素丰度与群落生物多样性的密切关系，对于那些试图通过操纵和改造微生物群落来造福人类的工作具有重要影响。
近年来，张正研究员、李越中教授团队在微生物资源生态领域取得了一系列研究成果，先后发表于Science Advances（2025）、Microbiome（2025、2024）、The ISME Journal（2025）、Nucleic Acids Research（2024、2023）、Global Ecology and Biogeography（2024）、mBio（2025）、Environmental Microbiology（2023）等期刊。相关工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、江苏省自然科学基金、山东省博士后创新项目等的支持。
来源：山东大学
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