综述:可食用植物微生物组与人类肠道微生物组的关联

【字体: 时间:2025年09月05日 来源:Gut Microbes 11

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  这篇综述系统阐述了可食用植物微生物组(edible plant microbiome)作为连接农场到餐桌(farm to fork)的重要媒介,其多样性受宿主基因型、栽培方式及加工处理等因素影响,并通过携带益生菌(如Lactobacillus)、维生素合成基因(如cobC、B12)和抗菌肽(bacteriocins)等潜在功能组分,调控人类肠道菌群(gut microbiome)稳态,为“同一健康”(One Health)理念提供新视角。

  

可食用植物微生物组的特异性与影响因素

可食用植物(如水果、蔬菜)每克可携带数千至数十亿微生物,其核心菌群以变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为主。苹果果皮与果肉中稳定的鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)和甲基杆菌(Methylobacterium),以及葡萄中不受环境影响的肠杆菌目(Enterobacterales)和假单胞菌目(Pseudomonadales),均体现了宿主驱动的选择性富集。

宿主与环境的双重调控

植物基因型是微生物组组装的关键因素——野生苹果与栽培品种的微生物多样性差异证实驯化过程扩大了生态位。表面特性(如蜡质角质层)和糖含量变化进一步筛选微生物群落,例如高糖环境促进寡营养型细菌(copiotrophs)增殖。田间管理措施如有机耕作可提升芽孢杆菌科(Bacillaceae)等有益菌丰度,而采后清洗、打蜡等处理则可能增加肠杆菌科(Enterobacteriaceae)及抗生素抗性基因(ARGs)的携带风险。

从食物到肠道的微生物传递证据

哺乳动物食性进化研究揭示,草食动物肠道菌群可能直接来源于植物共生菌,如降解植物多糖的链霉菌(Streptomyces)和微杆菌(Microbacterium)。人类肠道中3%的菌群与食物微生物同源,其中乳酸菌(Lactiplantibacillus)、芽孢杆菌(Bacillus)等通过产孢或胞外多糖(EPS)适应胃肠道逆境。例如,分离自泡菜的短乳杆菌(Levilactobacillus brevis)能激活诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α),而植物乳杆菌(L. plantarum)通过调节胆汁酸代谢影响宿主免疫。

潜在健康功能与机制

代谢物互作网络

可食用植物微生物携带的维生素K2合成基因(如menA)与短链脂肪酸(SCFA)产生通路(如乙酸激酶ackA)可能协同改善骨质疏松模型小鼠的骨密度。群体感应(QS)分子如N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)不仅调控植物病原菌毒力,还可能通过影响生物膜形成增强益生菌肠道定植。

纤维降解与生态位竞争

部分菌株(如乳酸乳球菌Lc. lactis)编码木聚糖酶和阿拉伯聚糖酶,可分解复杂植物多糖为肠道共生菌提供底物。此外,枯草芽孢杆菌(B. subtilis)产生的细菌素(bacteriocin)能抑制金黄色葡萄球菌(MRSA),凸显其“菌群守卫”潜力。

整合“同一健康”与未来挑战

土壤-植物-肠道微生物组的连续性呼吁可持续农业实践,如减少农药使用以维持农产品微生物多样性。未来需通过宏基因组溯源(如StrainPhlAn4工具)明确植物源菌株的肠道定植动态,并开展纵向队列研究区分相关性与因果性。将可食用微生物组纳入食品安全监测与个性化膳食指南,或将成为“行星健康”(Planetary Health)战略的重要一环。

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