图1 人类肠道来源的 B. adolescentis 的基因组功能异质性及进化模式
青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)作为人类肠道微生态系统的核心成员之一,在调控宿主代谢稳态及促进健康衰老方面发挥着关键作用,被视为具有重要功能的共生微生物。然而,关于该物种的比较基因组学研究仍较为有限。近期,内蒙古农业大学张文羿团队在《Journal of Advanced Research》(Q1, IF:13)发表的一项研究,系统整合了全球范围内395株B. adolescentis的基因组数据,深入揭示了该菌种从系统发育分化到功能适应的进化轨迹。该研究重点阐明了其通过基因组可塑性、水平基因转移及重组驱动机制,在不同地理人群(尤其是中国与美国来源菌株)间形成的显著遗传分化特征,对揭示B. adolescentis由共生菌向地理适应性进化模型转变具有重要意义。
1. 地理分层与进化分支:青春双歧杆菌形成了两个主要的基因组进化分支,具有显著的地理分层特征——中国样本主要集中于B亚群,而美国样本则主要归属于A亚群;
2. 功能异质性与饮食适应:中国与美国菌株在碳水化合物活性酶(CAZyme)谱上存在区域特异性差异,中国菌株富含糖基转移酶家族,美国菌株则富含碳水化合物结合模块和羧酸酯酶家族,这可能反映了对不同饮食结构(如高植物纤维与高乳制品)的适应性;
3. 水平基因转移与抗生素耐药:基因组岛(Genomic Islands)是水平基因转移的热点区域,携带区域特异性的CAZyme及抗生素耐药基因(如 tet(W/32/O) 和 ermX),这些耐药基因在中国样本中更为常见;
4. 重组驱动遗传多样性:同源重组是双歧杆菌幼年型遗传多样性的主要驱动力,在中国与美国样本中,重组与突变的比例接近或超过 3.0,且连锁不平衡衰减分析进一步证实了其高重组率;
5. 进化机制与选择压力:该菌的泛基因组呈现开放且高度可塑的特性,其基因组分化与功能差异主要由广泛的基因转移、重组及区域特异性选择压力(如饮食、抗生素暴露和生活方式)共同塑造,表明其为一个受宿主生态条件动态影响的进化谱系。
与以往聚焦单一菌株或单一表型特征的研究不同,该研究从更宏观的视角呈现了 B. adolescentis 在人类肠道微生态系统中的“进化可塑性”。该菌种的遗传分化并非简单的突变积累,而是依赖重组驱动、水平转移及宿主选择性压力下的动态平衡。整体来看,研究强化了一个重要共识:未来 B. adolescentis 的应用潜力挖掘,将更多取决于对菌株进化背景的精细化解析、地理来源差异的系统考量以及多组学数据的整合建模,而非单纯依赖表型筛选,为基于特定人群的微生态干预策略设计提供了清晰的进化基因组学框架。第一作者:施琳波、张猛
通讯作者:张文羿 教授
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jare.2026.01.071
原文题目:《Comparative genomics reveals two major lineages of Bifidobacterium adolescentis in the human gut, driven by divergent adaptation in China and the United States》
国家万人、国家优秀青年基金获得者、内蒙古自治区优秀科技工作者。
长期致力于乳酸菌资源开发方面的基础研究。主持国家自然基金、内蒙古自然基金、中央引导地方发展基金区域合作重点项目、校企技术开发等科研项目20余项。在Nature Communications、Journal of Advanced Research、Trends in Food Science & Technology等国内外重要期刊发表研究论文60余篇。授权发明专利12项,已成果转化2项,累计金额400万元;出版学术专著6部。入选国家“万人计划”科技创新领军人才、内蒙古“草原英才”工程青年领军人才,获国家科技进步二等奖、教育部技术发明一等奖、教育部科技进步二等奖、内蒙古自然科学二等奖等科技奖励。
内蒙古农业大学在读博士研究生,研究方向乳酸菌资源开发与利用、肠道菌群与健康。
聚焦于从基因组层面分析青春双歧杆菌基因功能多样性、进化模式,并结合宏基因组、代谢组学、生物信息学探究青春双歧杆菌辅助治疗特应性皮炎的机制。以第一作者发表SCI文章2篇。
内蒙古农业大学博士后,研究方向乳酸菌资源开发与利用。
长期从事益生乳酸菌介导的肠道微生物调控宿主健康机制研究。近年来,以第一作者(含共同)在Nature Communications、Trends in Food Science & Technology、Journal of Advanced Research和Journal of Agricultural and Food Chemistry(封面文章)等期刊发表SCI论文10余篇,其中IF > 10的5篇,ESI全球Top 0.1%高被引和热点论文2篇;申请发明专利2项;入选2025年度博士后创新人才支持计划,主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金面上项目和内蒙古自治区自然科学基金等科研项目。先后获得第三届全国博士后创新创业大赛国家金奖和内蒙古农业大学“优秀共产党员”等奖项和荣誉。担任mSystems、Food Frontiers、Food Safety and Health等期刊审稿人。