奥弗尼实验室
Understanding Complex Microbial Communities
我们的研究重点是更好地表征复杂的微生物群落 by type and function. 这些群落由数千种不同的物种组成 的细菌. 我们对未经培养的环境细菌特别感兴趣 以及与人类相关的微生物密切相关的古细菌. By applying culture-independent 分子技术，我们可以识别、量化和测量代谢活动 原位 of uncultured microbes at the single cell level. Most microbes associated with the 对人体健康起着有益的作用，而且很多还可以在一种 range of environmental sites. In our pursue to better understand the role of uncultured 微生物，我们使用整体的方法，询问人类和环境 complex microbial communities.
当前的项目
TM7细菌. 的 uncultured TM7 bacterium phylum (又名 候选菌(Candidatus Sacchari细菌)与许多人的牙菌斑有关. 但找到这种细菌的可靠和一致的口服来源是具有挑战性的， 因为人类经常通过刷牙、使用牙线和口腔来清洁牙齿 洗. 通过生物信息学，奥弗尼实验室，与当地合作 污水处理厂鉴定出与人类口腔菌株有近亲属关系 activated sludge in the early 2000s. We also pi一个ered in using STARFISH (a technique 结合FISH和显微放射自显影术)来测量TM7的代谢活性 细菌 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，这可能 play an important role in human health.
图1. 共聚焦显微镜下的FISH显微照片描绘了未培养的细菌 TM7门(用TM7特异性荧光寡核苷酸探针用蓝色染色) 在许多来自天然微生物群落的其他细菌中(被染成绿色) general DNA dye SYBR-green). 共聚焦图像提供了一个窗口，以可视化细胞形态 并量化如TM7等未培养微生物的流行程度. 比例尺= 10 µm.
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Enrichment of Complex Microbiomes with CRISPR. 人类口腔微生物群在人类健康中起着至关重要的作用 associated with cardiovascular diseases. 的 advancement of DNA sequencing technologies 从而发现了许多与牙菌斑有关的新细菌和较好的菌斑 understanding of its complexity. N一个theless, studies from around the globe have 表明即使是NGS在调查微生物群落方面的能力也是有限的 such abundance and diversity. In fact, 90% of NGS sequences of the human oral 微生物组 只属于5个细菌门(有超过70个主要细菌门). 我们有 最近提出了一种利用CRISPR技术消除显性基因的新方法 从我们的样本中提取细菌谱系，同时丰富了目前无法检测到的稀有细菌 DNA模板. 尽管罕见细菌的比例很小(≤1%) 总而言之)，结合起来，它们代表了一个重要的群体在共生体内的平衡 微生物组. 我们期望这种新颖的方法将揭示与细菌相关的新谱系 最终对人类的功能有更全面的了解.
图2. Enrichment of Rare Bacteria in Mixed Natural Communities. 将CRISPR Cas9酶偶联细菌群特异性RNA向导添加到
样品DNA，并允许足够的时间来消化目标DNA模板的大部分
abundant 细菌l lineages. By the end of this process, only the undigested DNA
仍然是. 这些未消化的DNA有望成为罕见细菌的代表，
哪些代表了微生物群的重要组合. 
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Soil rhizosphere to address global pollution. 尽管存在争议，但咖啡对健康有很多好处. 密集的 然而，种植咖啡的做法与环境破坏有关， risks to human health, and reductions in biodiversity. In contrast, organic farming 已经成为越来越受欢迎的替代品，既环保又健康 好处. 生物物种多样性一直被认为对人类有益 可持续性，随着多样性的增加，可以抵抗压力，干扰， and changing soil conditions. Bacteria that enhance plant growth, referred to as plant 与咖啡根际有关的促生长细菌(PGPB)会增加 作为植物生长促进剂或为植物提供养分， 正如分离的磷酸盐溶解菌和固氮菌所证明的那样 细菌. 2015年，我们发表了一份新颖的报告，旨在描述和确定 巴西咖啡农场土壤中原核成分的差异 using Next Generation Sequencing. Statistically significant differences were found 在集约化和有机农场之间的土壤根际微生物群. 我们能够 确定几组细菌，可以在土壤中富集，以提高 咖啡生产，同时减少化肥和农药的使用. 这些 PGPBs有可能提高咖啡产量，同时减少对环境的负面影响 impacts at a global scale. Caldwell et al 2025.
图3. 巴西咖啡土壤的网络相互作用表明根细菌共生
are dependent on sample site. 的 network of Operational Taxonomic Units (OTUs) formed
与通过LEfSe分配的样例站点相关联的三个不同模块. 的
网络包含199个节点(圆)和585条边(线). Each node represents an
OTU, and each edge represents a significant (p<0.01) Spearman correlation (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. Green edges represent
the positive correlation between two nodes. Nodes were respectively colored red (conventional
咖啡)，蓝色(过渡咖啡)，绿色(有机咖啡)，以反映样品
site assignment of OTU as determined through LEfSe.
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