微生物之间的共生关系

中国疗养医学2020年第29卷第3期ChinJConvalescentMed，Mar.2020，Vol.29，No.3

胃微生物与人体共生关系的研究进展

迟卉李燕马翠翠郭瑞芳王佳林

【摘要】近年来，共生功能体(holobionts)这一概念被越来越多的科研学者频繁提出。微生物与宿主在共同进化的过程中通过长期互作形成一个整体，其稳态的打破可诱发疾病。目前人们对胃部菌群方面的认识已经从H.pylori的致病作用转化为多种微生物共同存在和协同作用，研究也从单一致病菌的关联性研究转化为探讨宿主-微生物复杂且动态的共生关系，并对共生关系在胃部疾病的发生发展中的作用提出新观点。由于饮食、用药、环境、遗传等各方面都对菌群结构及丰度产生影响，因此对治疗方法也需要调整和提出新的思路。新的科研方法使人们对胃部菌群的认识更深刻更广泛，对H.pylori作用的重新认识与非H.pylori细菌在胃内作用的新发现出现很多争议，单一病因与整体微生态变化对疾病发生进展的作用以及菌群特征分析是否可以成为胃部疾病新的诊断方法成为热点话题。本文就胃微生物与人类共生关系的研究发展做一综述，以期在预防和治疗胃部疾病上提供新思路。【关键词】共生功能体；胃微生态；H.pylori；胃部疾病【Abstract】Inrecentyears，theconceptofholobiontshasbeenfrequentlyproposedbymoreandmorescientificre-searchers.Intheprocessofco-evolution，microorganismsandhostsformawholethroughlong-terminteraction，andthebreakdownoftheirhomeostasiscaninducediseases.Atpresent，people'sunderstandingofgastricflorahastrans-formedfromH.pylori'spathogenicitytothecoexistenceandsynergismofmultiplemicroorganisms，andtheresearchhasalsobeentransformedfromthecorrelationstudyofsinglepathogenicbacteriatothestudyofcomplexanddynam-icsymbioticrelationshipbetweenhostandmicroorganism，andanewviewpointontheroleofsymbiosisintheoccur-renceanddevelopmentofgastricdiseaseshasbeenputforward.Sincediet，druguse，environment，geneticsandotheraspectshaveanimpactonthestructureandabundanceoftheflora，thetreatmentmethodsneedtobeadjustedandnewideasproposed.Newscientificresearchmethodsmakepeoplehaveadeeperandbroaderunderstandingofgastricflora.Therearemanydisputesaboutthere-understandingoftheroleofH.pyloriandthenewdiscoveryoftheroleofnon-H.pyloribacteriainthestomach.Theeffectofsingleetiologyandoverallmicroecologicalchangesontheoccur-renceandprogressionofthediseaseandwhethertheanalysisoffloracharacteristicscanbecomeanewdiagnosticmethodforgastricdiseaseshavebecomeahottopic.Thisarticlereviewstheresearchanddevelopmentofthesymbiot-icrelationshipbetweengastricmicroorganismsandhumanbeingsinordertoprovidenewideasforthepreventionandtreatmentofgastricdiseases.【Keywords】Holobionts；Gastricmicroecology；H.pylori；Gastricdiseases

（一）微生物与粮食

粮食生产是全人类生存中至关重要的大事。微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面，都可大显身手。

（二）微生物与能源

当前，化石能源日益枯竭问题正在严重地困扰着世界各国。微生物在能源生产上有其独特的优点：①把自然界蕴藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇。据估计，我国年产植物秸秆多达5～6亿吨，如将其中的10％进行水解和发酵，就可生产燃料酒精700～800万吨，余下的糟粕仍可作饲料和肥料，以保证土壤中钾、磷元素的正常供应。目前已发现有高温厌氧菌例如Closiridiumthermocellum（热纤梭菌）等能直接分解纤维素产生乙醇。②利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源——“生物量”（biomass）转化成甲烷。这是一项利国、利民、利生态、利子孙的具有重大战略意义的措施。③利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌类等微生物生产“清洁能源”——氢气。④通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率。⑤研究微生物电池并使之实用化。

（三）微生物与资源

微生物能将地球上永无枯竭之虞的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料。这些产品除了传统的乙醇、丙酮、丁醇、乙酸、甘油、异丙醇、甲乙酮、柠檬酸、乳酸、苹果酸、反丁烯二酸和甲叉丁二酸等外，还可生产水杨酸、乌头酸、丙烯酸、己二酸、丙烯酰胺、癸二酸、长链脂肪酸、长链二元醇、2，3-丁二醇、γ-亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（PHB），等等。由于发酵工程具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等优点，故必将逐步取代目前需高温、高压、能耗大和“三废”严重的化学工业。

微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用。第九章中已述及的细菌沥滤技术，就可把长期以来废弃的低品位矿石、尾矿、矿渣中所含的铜、镍、铀等十余种金属不断溶解和提取出来，变成新的重要资源。

植物与微生物的互作

植物与微生物是自然界中不可或缺的一部分，它们之间的互动关系对于生态系统的平衡和植物健康至关重要。在这篇文章中，我们将探讨植物与微生物之间的互作关系以及这种关系对于植物生长和发展的影响。

一、共生关系

1. 根际微生物

根际微生物是指存在于植物根际土壤中的微生物群落。它们与植物根系形成共生关系，相互之间通过分泌物质进行交流和互利共生。例如，根瘤菌与豆科植物的共生关系能够使植物吸收大气中的氮气，并将其固定为植物可利用的形态。

2. 菌丝网络

菌丝网络是由真菌构建的细长丝状结构，它们能够与植物根系相连，并形成共生状态。通过菌丝网络，植物能够获得额外的养分，而真菌则能够通过与植物交换养分而获取能量。

二、植物免疫系统

1. 植物的防御机制

植物具有多种防御机制来保护自己免受病原微生物的侵害。其中，植物的免疫系统是最主要的防御手段之一。植物通过感知微生物分泌的信号物质，如微生物群体特征分子，来触发免疫响应。 2. 驯化过程中的免疫系统改变

人工选择和驯化过程中，植物的免疫系统可能发生改变，使其对特定的微生物具有更强的免疫防御能力。这种改变使得植物能够抵抗病原微生物，并更好地适应环境。

三、植物与有益微生物

1. 促进生长的有益微生物

有些微生物对植物的生长发育具有积极的促进作用。例如，一些根际微生物能够分解土壤中的有机物质，释放出植物所需的营养元素，促进植物生长。

2. 提高抗逆性的有益微生物

有些微生物能够与植物形成共生关系，提高植物的抗逆性。这些微生物通过抑制病原微生物的生长，调节植物的激素水平以及增加植物免疫系统的活性，帮助植物抵御病害和逆境。

四、微生物与植物病原性

1. 病原菌对植物的危害

某些微生物是植物的病原菌，它们能够感染并导致植物生病甚至死亡。这些病原菌通过产生毒素、破坏植物组织以及破坏植物的营养平衡来危害植物的生长。

微生物与植物共生关系

微生物与植物之间的共生关系是一种互利共生的相互作用，微生物可以为植物提供营养物质和保护，而植物则为微生物提供生存环境。这种共生关系有助于提高植物的生长和适应环境的能力，并对生态系统的稳定性起到重要作用。

一、根瘤菌与豆科植物

根瘤菌与豆科植物之间形成的共生关系是一个典型的例子。根瘤菌通过侵入植物根系中的根瘤细胞，并形成块状结构，这种结构称为根瘤。根瘤菌在根瘤内与植物共生，从而使植物能够吸收大气中的氮气，并将其转化为可供植物利用的氨态氮，促进植物生长。而植物则为根瘤菌提供所需的能量和营养物质。

二、蓝绿藻与蕨类植物

蓝绿藻与蕨类植物之间的共生关系也是一种重要的共生关系。蓝绿藻寄生在蕨类植物的叶片表面或体内。蓝绿藻通过光合作用产生的氧气为蕨类植物提供养分，并帮助它们进行光合作用。而蕨类植物则为蓝绿藻提供所需的养分和生存的环境，形成一种共生共赢的关系。

三、菌根与绝大多数植物

菌根是一种由真菌和植物根系组成的结构，真菌寄生在植物的根系中。植物通过菌根与真菌共生可以提高吸收土壤中的养分的能力，包括无机盐和有机物质。同时，真菌通过菌丝网络可以帮助植物吸收水分，并对植物提供保护作用，减少病原菌的侵袭。这种共生关系对于植物的生长和适应环境起到至关重要的作用。

四、植物与共生细菌

除了以上几种典型的共生关系外，植物与其他一些微生物如共生细菌之间也存在共生关系。共生细菌可以分解土壤中的有机物质，提供植物所需的养分，并对植物进行免疫调节，增强植物对病原体的抵抗能力。同时，植物为共生细菌提供合适的生存环境。

综上所述，微生物与植物之间的共生关系是一种相互依存、互利互惠的关系。这种共生关系在自然界中非常常见，在维持生态平衡和生物多样性方面起到重要作用。它不仅有助于植物的生长和适应环境的能力的提高，还对环境的改善和生态系统的稳定性具有积极意义。因此，深入研究微生物与植物共生关系的机制以及调控方法，对于农业生产和生态保护具有重要意义。