奥弗尼实验室
了解复杂微生物群落
我们的研究重点是通过类型和功能更好地表征复杂的微生物群落。这些群落是由数千种不同种类的细菌组成的。我们对与人类相关的微生物密切相关的未培养的环境细菌和古细菌特别感兴趣。通过应用与培养无关的分子技术，我们可以在单细胞水平上识别、量化和测量未培养微生物的原位代谢活性。大多数与人体有关的微生物对人体健康起着有益的作用，许多微生物也可以在一系列环境场所中找到。为了更好地理解非培养微生物的作用，我们使用整体方法并询问人类相关和环境复杂的微生物群落。
当前的项目
TM7细菌。未培养的TM7细菌门(即候选菌（Candidatus Saccharibacteria）与许多人的牙菌斑有关。但是找到这种细菌的可靠和一致的口腔来源是具有挑战性的，因为人类经常通过刷牙、使用牙线和漱口来清洁牙齿。通过生物信息学，奥弗尼实验室与当地污水处理厂合作，在21世纪初发现了活性污泥中人类口腔菌株的近亲。我们还率先使用STARFISH（一种结合了FISH和显微放射自显影术的技术）来测量TM7细菌的代谢活性原位．Dinis et al 2011． 从那时起，我们已经确定了这种细菌群的新谱系，它可能在人类健康中发挥重要作用。
图1所示。来自共聚焦显微镜的FISH显微照片，描绘了来自未培养TM7门的细菌（用TM7特异性荧光寡核苷酸探针染色为蓝色）和来自天然微生物群落的许多其他细菌（用一般DNA染料sybr -绿色染色）。共聚焦图像提供了一个窗口，以可视化细胞形态和量化未培养的微生物，如TM7的流行。比例尺= 10µm。
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利用CRISPR富集复杂微生物组。人类口腔微生物群在人类健康中起着至关重要的作用，它与心血管疾病有关。DNA测序技术的进步导致许多与牙菌斑相关的新细菌的发现，并更好地了解其复杂性。然而，来自世界各地的研究表明，即使是NGS也无法调查如此丰富多样的微生物群落。事实上，人类口腔微生物组90%的NGS序列仅属于5个细菌门（主要细菌门超过70个）。我们最近提出了一种新的方法，使用CRISPR技术从我们的样品中消除优势细菌谱系，同时丰富罕见且目前无法检测到的DNA模板。尽管罕见的细菌只占很小的比例（≤1%），但它们结合在一起，在共生微生物群的稳态中代表了一个重要的群体。我们期望这种新颖的方法将揭示与人类相关的细菌的新谱系，并最终对它们的功能有更全面的了解。
图2。 混合自然群落中稀有细菌的富集。将CRISPR Cas9酶与细菌群特异性RNA指南结合到样品DNA中，并给予足够的时间来消化最丰富的细菌谱系的目标DNA模板。在这个过程结束时，只剩下未消化的DNA。这些未消化的DNA有望成为罕见细菌的代表，它们代表了微生物群的重要组合。
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解决全球污染的土壤根际。尽管存在争议，但咖啡对健康有很多好处。然而，集约化的咖啡种植方式与环境破坏、人类健康风险和生物多样性减少有关。相比之下，有机农业已经成为一种越来越受欢迎的选择，既环保又有益健康。生物物种多样性长期以来被认为对可持续性有好处，增加的多样性可以抵抗压力、干扰和土壤条件的变化。与咖啡根际有关的促进植物生长的细菌，被称为植物生长促进细菌（PGPB），可以作为植物生长促进剂或为植物提供营养物质，从而提高作物产量，如分离的磷酸盐溶解细菌和固氮细菌。2015年，我们发表了一篇新颖的报告，旨在利用下一代测序技术表征和确定巴西咖啡农场土壤中原核成分的差异。在集约化和有机农场之间的土壤根际微生物组存在统计学上的显著差异。我们能够识别出几组细菌，它们可以在土壤中富集，以提高咖啡产量，同时减少肥料和杀虫剂的使用。这些PGPBs有可能提高咖啡产量，同时在全球范围内减少对环境的负面影响。考德威尔等人2025。
图3． 巴西咖啡土壤中的网络相互作用表明，根细菌的共存取决于样品的位置。操作分类单元（Operational Taxonomic Units, otu）网络形成了三个不同的模块，这些模块与通过LEfSe分配的样本位点相关联。该网络包含199个节点（圆）和585条边（线）。每个节点代表一个OTU，每条边代表显著（p<0.01） Spearman相关（rho≥0.6）。边缘的厚度与Spearman相关系数直接相关。节点的大小取决于连接到节点的边的数量。绿色边缘表示两个节点之间的正相关关系。节点分别以红色（传统咖啡）、蓝色（过渡咖啡）和绿色（有机咖啡）表示，以反映通过LEfSe确定的OTU样本位点分配。
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