黑点：农业效率、农业产业、微生物、健康效益
不同类型的微生物群落（微生物群落）存在于不同类型的人类、动物、植物等生物体中，构成了一个紧密且相互关联的系统。微生物系统与宿主之间微妙的平衡至关重要，这包括复杂的多物种微生物共生系统、固定的物种平衡、宿主与微生物系统之间的相互作用，以及宿主、微生物与其他因素之间的相互作用。一旦物种平衡被打破（微生物群落失衡），传染病数量就会增加，疾病种类不断变化，正常环境也会发生改变，最终导致主导微生物群落的微生物群落长期衰退。然而，尽管对特定生物系统中宿主-微生物相互作用的研究极其重要，但环境变化对微生物系统的影响却相对较小。自“综合健康”和互助合作理念兴起以来，日本的环境健康与人类健康的重要性一直被忽视。环境因素（例如有机肥或非机械肥料）会改变土壤的化学性质，直接影响土壤微生物群落，进而影响植物根系微生物群落。植物友好型适应性微生物群落的最终效果是，随着微小生物不断吸收特定的微生物群落，它可以持续形成扩散型微生物群落。在微生物的综合培养过程中，有机肥、污泥、沼泽发酵残渣、污泥细菌、抗生素、土壤微生物、无土脊椎动物等都会产生影响。因此，农业产业中抗生素的使用导致了全球抗生素耐药性的增加，这也是植物、农作物和野生动物中抗生素耐药菌感染数量增加的关键因素。
IMPALA的研究探索了草原生态系统，考察了有机/无机肥料的使用、农业产业集中度以及微生物与其宿主之间的相互作用。其核心研究课题包括：栽培植物、沼泽水、消化液、土壤肥料、植物根系、花序、微生物、脊椎动物、草类、哺乳动物、昆虫以及其他微生物群落的影响。这项研究提供了有关抗生素的定性有效性、天然抗菌微生物作用以及施肥的定性有效性的信息。
这是一种生物学上完美的性策略。
合作作者：L. Wilfert 教授、C. Riedel 教授和 P. Schäfer 教授，神宫大学。资金支持：朝日福友友好基金会。
感染后微生物的效力和毒力：生物物种整合过程中哺乳动物病原体的长期物理模型研究
脊椎動物的腸道微生物組不僅具有代謝功能，還是免疫防禦機制的重要驅動者。 為實現這些功能，腸道微生物群落需要保持一定的穩定性和一致性。 腸道病毒可破壞微生物群落平衡，導致繼發感染及致病微生物種類增多。 若發生在已知病原體儲存宿主物種中，可能升高人畜共患病風險。 蝙蝠是大量人畜共患病原體的進化起源和儲存庫，其中包括星狀病毒（AstV）——全球兒童感染性腹瀉的首要病因，以及多種胃腸道冠狀病毒（CoV）——這些病毒是近期引發人類高致病性SARS、MERS和Covid-19疫情/大流行的病毒祖先。 蝙蝠也是人畜共患細菌的宿主，但相關研究較少。 本研究採用四種生態習性相似的蝙蝠物種作為模型（與人類類似，均高密度群居），探究CoV和AstV感染對腸道微生物組的改變。 目標是識別病毒-微生物組互作及其對細菌物種群落和基因功能層面的影響，從而理解高度群居哺乳動物中可能出現的病原體誘導型、群體性微生物組變化及其人畜共患潛力。 已有超過6500份經病毒篩查的樣本（來自迦納中部五個獨立地點的四種Hipposideros物種），數據源自先前德國研究基金會（DFG）資助的“德非傳染病合作專案”。 相較於以往針對野生儲存宿主物種的研究，本設計能罕見地控制系統發育和環境變異因素，從而區分驅動致病微生物的環境因素、病毒誘導因素與內在因素。
合作方：柏林夏里特醫學院（Charité）Christian Drosten教授、Victor Corman博士。 資助方：德國研究基金會（DFG）專案號Sommer SO 428/17-1。
解構結核病流行病學：基於土狼自然模型研究免疫基因多樣性、腸道菌群與社會網路對疾病易感性的影響
結核病（TB）是一種毀滅性疾病，在人類和包括土狼（Suricata suricatta）在內的多種哺乳動物中呈地方性流行。 個體對TB感染的易感性和抵抗力存在差異，明確其成因對病原體流行病學和疾病控制具有重大意義。 然而，決定個體易感性與抵抗力的生物驅動因素尚未闡明。 實驗室研究提供了有力證據：宿主遺傳與腸道微生物可互作調節免疫應答，但此類互作在自然種群中的廣度及其對宿主-病原體動態的影響仍屬未知。 本專案將探究免疫基因與腸道菌群組成如何共同塑造自然動物種群中個體的TB易感性，並整合社會網路資訊以類比TB暴發期間種群內的關鍵傳播路徑。 研究將應用南非喀拉哈裡沙漠2300隻野生土狼的超高解析度數據集（持續25年收集），該多維度數據集包含行為與移動精準記錄、遺傳數據及幾乎所有個體的縱向糞便樣本。 具體將解析宿主-TB互作、終生腸道菌群動態、免疫基因多樣性（MHC）在生活史決策與TB抗性中的作用。 首先分析感染前微生物群落如何與宿主遺傳互作以預測後期感染結局; 繼而整合易感性數據與社會網路模式，構建流行病學模型以識別主要傳播驅動因素。 本項目不僅將深化對TB流行病學生物與社會驅動因素的理解，還將為微生物與疾病生態學的未來研究奠定宿主-微生物互作的新認知基礎。
合作方：蘇黎世大學Marta Manser教授、劍橋大學T. Clutton-Brock教授。 資助方：德國研究基金會（DFG）專案號Sommer SO 428/15-1。
景觀尺度干擾對物種多樣性與豐度模式的影響及相關生態、遺傳、微生物與健康效應：宿主種群局部多樣性作為儲存宿主病毒動態的決定因素
儘管近年研究投入巨大，關於驅動野生動物儲存宿主中病毒流行率、進化潛力及溢出的基本生態機制仍知之甚少。 理解病毒感染的動態與驅動因素需整合宿主與病毒特徵的整體性方法。 該合作性多分類群專案探究人為棲息地干擾對廣適性物種的宿主群落組成、豐度模式及免疫遺傳構成的影響，並將所得數據與局部病毒流行率關聯。 研究旨在基於「稀釋效應」假說，識別與病毒進化相關的生態、行為和遺傳約束。 重點關注三大病毒脊椎動物宿主類群——蝙蝠、啮齒類和有袋類。 首期資助重點在於獲取基線數據與參數相關性，二期將轉向生態驗證、生態建模及宿主-病毒系統的網路分析，以探究受干擾景觀中病毒突變熱點的形成與動態。 核心任務是理解生物多樣性喪失及韌性物種豐度變化如何調節病毒生態學，導致本土動物群落中新興病原體流行率與多樣性的增加。
資助方：德國研究基金會（DFG）優先計劃「新興病毒性疾病中的生態與物種屏障」（SPP 1596，項目號Sommer SO 428/9-1， SO 428/9-2）。
利用微生物組助力龜類保護：以黃斑側頸龜為模型探究蛋殼微生物組對新興真菌病鐮刀菌病的防護作用
威脅野生動物的真菌病原體出現呈指數級增長，部分源於棲息地退化、污染和野生動物貿易加劇的新興傳染病。 儘管兩棲動物和蝙蝠因真菌病原體導致的災難性種群衰退已被充分記錄，海龜因新興真菌病“鐮刀菌病”造成的高死亡率卻較少受關注。 該疾病由Fusarium solani種複合體（FSSC）相關病原體引發，通過感染孵化期龜蛋導致所有七種海龜物種大規模死亡及孵化失敗。 令人擔憂的是，該病原體近期已在厄瓜多亞馬遜地區的黃斑側頸龜（Podocnemis unifilis）中檢出，表明其可能威脅357種淡水龜和陸龜（其中許多已瀕危）。 然而，儘管該新興病原體對龜類生物多樣性構成迫在眉睫的威脅，我們對其真菌病的傳播動力學、致病性及對龜宿主的長期適應性影響知之甚少。 為此，本研究擬以P. unifilis為模型系統探究鐮刀菌病動態。 該物種納入Tipuni生物多樣性站/亞馬遜自2002年運行的保護計劃——龜蛋產下即收集，幼龜人工飼養後放歸，以避免因食用或非法寵物貿易導致的過度採集。 我們將：1） 調查產蛋點的環境與母體Fusarium感染源，監測人工飼養龜蛋以表徵致病性與感染發展; 2） 研究油棕農業導致的棲息地退化如何改變鐮刀菌流行率與致病性; 3） 測試與Fusarium抗性相關的蛋殼微生物組在調節感染結局與孵化成功率中的作用，旨在識別可用於龜類保護的蛋殼微生物。 目前對龜蛋微生物組發育與組裝的認知僅限於鳥類，而鳥類與龜類親代撫育策略的差異使該機制不適用於龜類。 關於無親代撫育的卵生爬行動物（如龜類）蛋細菌與真菌微生物組的傳播、發育及其在介導病原體抗性中的功能作用的研究仍屬空白。 這些研究將極大拓展我們對鐮刀菌作為新興傳染病的認知，闡明宿主-微生物組互作對龜類健康的意義，從而為應對這一潛在毀滅性威脅制定有效龜類保護策略。
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共同作者：原山大学的 María de Lourdes Torres 教授、David Romo Vallejo 教授和 Gonzalo Francisco Rivas Torres 教授。支持者：国家研究基金会 (DFG)，Sommer SO 428/19-1。
病原体抗性，适当的微生物多样性
主要组织相容性复合体（MHC）是维持微生物群落和宿主健康的关键因素。本研究着重探索MHC生物学，研究其维持机制，研究病原体和哺乳动物群落感染，以及进一步开发MHC微生物。
共同作者：汉普大学 Jörg Ganzhorn 教授；湖里森林国家公园的 Marco Heurich 教授。购买支持：Deutsche Gesellschaft für Säugetierkunde。
