IMPALA：农业集约化强度对营养链微生物组健康功能的影响
人类、动物和植物与复杂的微生物群落（即微生物组）密切相关。其功能构成对维持微生物组与宿主之间的敏感平衡至关重要，这一平衡依赖于微生物多样性、遗传因素以及宿主与微生物组之间的复杂分子-细胞互作。该平衡的破坏（即菌群失调）常伴随严重疾病，通常由环境变化引发，表现为微生物组关键成员的多样性与丰度下降，进而削弱其功能属性。尽管特定生态位中宿主-微生物组的互作已被广泛研究，环境变化对复杂生态系统微生物组功能的影响仍知之甚少。根据"一体健康"理念，这些互作对人类与环境健康至关重要。环境因素（如有机或无机施肥）通过改变土壤理化性质直接影响土壤微生物组，进而塑造植物根系、叶片和花序的微生物组，最终影响植物适应性以及传粉昆虫和根区动物的微生物组——这些生物不仅吸收特定微生物组，还介导其横向转移。有机肥施用还可能通过粪肥或沼气发酵残留物中的粪便细菌和抗生素，影响土壤生物群及土壤无脊椎动物。尤为重要的是，农业中抗生素的使用是全球抗生素耐药性传播的关键因素，导致植物、家畜、野生动物和人类中耐药菌感染数量持续增加。
IMPALA项目探究草原生态系统中，通过有机/无机肥料施用导致的农业集约化对营养级联中微生物组及其宿主功能互作的影响。核心目标是确定粪肥或沼气消化液施肥对土壤、植物根系与花序微生物组功能，以及土壤消化无脊椎动物、食草哺乳动物和传粉昆虫肠道微生物组的影响。本研究以抗生素抗性基因和天然抗菌肽（即细菌素）基因为微生物组功能的参数指标，为施肥对生态系统稳定性的影响提供关键信息——这些影响通过宿主-微生物组互作实现。生成的功能数据有助于评估不同土地利用强度对复杂生态系统稳定性的作用。特别是，识别天然细菌素生产者及其对微生物组的重要性，可为通过促进有益微生物组来增强生态系统韧性的策略开发提供依据。
合作方：乌尔姆大学L. Wilfert、C. Riedel、P. Schäfer教授。资助方：巴登-符腾堡基金会（Baden-Württemberg Stiftung）。
冠状病毒与星状病毒感染对蝙蝠肠道微生物组的影响：以Hipposideros物种复合体为模型研究群居哺乳动物中病毒诱导的致病菌增加
脊椎动物的肠道微生物组不仅具有代谢功能，还是免疫防御机制的重要驱动者。为实现这些功能，肠道微生物群落需要保持一定的稳定性和一致性。肠道病毒可破坏微生物群落平衡，导致继发感染及致病微生物种类增多。若发生在已知病原体储存宿主物种中，可能升高人畜共患病风险。蝙蝠是大量人畜共患病原体的进化起源和储存库，其中包括星状病毒（AstV）——全球儿童感染性腹泻的首要病因，以及多种胃肠道冠状病毒（CoV）——这些病毒是近期引发人类高致病性SARS、MERS和Covid-19疫情/大流行的病毒祖先。蝙蝠也是人畜共患细菌的宿主，但相关研究较少。本研究采用四种生态习性相似的蝙蝠物种作为模型（与人类类似，均高密度群居），探究CoV和AstV感染对肠道微生物组的改变。目标是识别病毒-微生物组互作及其对细菌物种群落和基因功能层面的影响，从而理解高度群居哺乳动物中可能出现的病原体诱导型、群体性微生物组变化及其人畜共患潜力。已有超过6500份经病毒筛查的样本（来自加纳中部五个独立地点的四种Hipposideros物种），数据源自先前德国研究基金会（DFG）资助的"德非传染病合作项目"。相较于以往针对野生储存宿主物种的研究，本设计能罕见地控制系统发育和环境变异因素，从而区分驱动致病微生物的环境因素、病毒诱导因素与内在因素。
合作方：柏林夏里特医学院（Charité）Christian Drosten教授、Victor Corman博士。资助方：德国研究基金会（DFG）项目号Sommer SO 428/17-1。
解构结核病流行病学：基于土狼自然模型研究免疫基因多样性、肠道菌群与社会网络对疾病易感性的影响
结核病（TB）是一种毁灭性疾病，在人类和包括土狼（Suricata suricatta）在内的多种哺乳动物中呈地方性流行。个体对TB感染的易感性和抵抗力存在差异，明确其成因对病原体流行病学和疾病控制具有重大意义。然而，决定个体易感性与抵抗力的生物驱动因素尚未阐明。实验室研究提供了有力证据：宿主遗传与肠道微生物可互作调节免疫应答，但此类互作在自然种群中的广度及其对宿主-病原体动态的影响仍属未知。本项目将探究免疫基因与肠道菌群组成如何共同塑造自然动物种群中个体的TB易感性，并整合社会网络信息以模拟TB暴发期间种群内的关键传播路径。研究将应用南非喀拉哈里沙漠2300只野生土狼的超高分辨率数据集（持续25年收集），该多维度数据集包含行为与移动精准记录、遗传数据及几乎所有个体的纵向粪便样本。具体将解析宿主-TB互作、终生肠道菌群动态、免疫基因多样性（MHC）在生活史决策与TB抗性中的作用。首先分析感染前微生物群落如何与宿主遗传互作以预测后期感染结局；继而整合易感性数据与社会网络模式，构建流行病学模型以识别主要传播驱动因素。本项目不仅将深化对TB流行病学生物与社会驱动因素的理解，还将为微生物与疾病生态学的未来研究奠定宿主-微生物互作的新认知基础。
合作方：苏黎世大学Marta Manser教授、剑桥大学T. Clutton-Brock教授。资助方：德国研究基金会（DFG）项目号Sommer SO 428/15-1。
景观尺度干扰对物种多样性与丰度模式的影响及相关生态、遗传、微生物与健康效应：宿主种群局部多样性作为储存宿主病毒动态的决定因素
尽管近年研究投入巨大，关于驱动野生动物储存宿主中病毒流行率、进化潜力及溢出的基本生态机制仍知之甚少。理解病毒感染的动态与驱动因素需整合宿主与病毒特征的整体性方法。该合作性多分类群项目探究人为栖息地干扰对广适性物种的宿主群落组成、丰度模式及免疫遗传构成的影响，并将所得数据与局部病毒流行率关联。研究旨在基于"稀释效应"假说，识别与病毒进化相关的生态、行为和遗传约束。重点关注三大病毒脊椎动物宿主类群——蝙蝠、啮齿类和有袋类。首期资助重点在于获取基线数据与参数相关性，二期将转向生态验证、生态建模及宿主-病毒系统的网络分析，以探究受干扰景观中病毒突变热点的形成与动态。核心任务是理解生物多样性丧失及韧性物种丰度变化如何调节病毒生态学，导致本土动物群落中新兴病原体流行率与多样性的增加。
资助方：德国研究基金会（DFG）优先计划"新兴病毒性疾病中的生态与物种屏障"（SPP 1596，项目号Sommer SO 428/9-1, SO 428/9-2）。
利用微生物组助力龟类保护：以黄斑侧颈龟为模型探究蛋壳微生物组对新兴真菌病镰刀菌病的防护作用
威胁野生动物的真菌病原体出现呈指数级增长，部分源于栖息地退化、污染和野生动物贸易加剧的新兴传染病。尽管两栖动物和蝙蝠因真菌病原体导致的灾难性种群衰退已被充分记录，海龟因新兴真菌病"镰刀菌病"造成的高死亡率却较少受关注。该疾病由Fusarium solani种复合体（FSSC）相关病原体引发，通过感染孵化期龟蛋导致所有七种海龟物种大规模死亡及孵化失败。令人担忧的是，该病原体近期已在厄瓜多尔亚马逊地区的黄斑侧颈龟（Podocnemis unifilis）中检出，表明其可能威胁357种淡水龟和陆龟（其中许多已濒危）。然而，尽管该新兴病原体对龟类生物多样性构成迫在眉睫的威胁，我们对其真菌病的传播动力学、致病性及对龟宿主的长期适应性影响知之甚少。为此，本研究拟以P. unifilis为模型系统探究镰刀菌病动态。该物种纳入Tipuni生物多样性站/亚马逊自2002年运行的保护计划——龟蛋产下即收集，幼龟人工饲养后放归，以避免因食用或非法宠物贸易导致的过度采集。我们将：1) 调查产蛋点的环境与母体Fusarium感染源，监测人工饲养龟蛋以表征致病性与感染发展；2) 研究油棕农业导致的栖息地退化如何改变镰刀菌流行率与致病性；3) 测试与Fusarium抗性相关的蛋壳微生物组在调节感染结局与孵化成功率中的作用，旨在识别可用于龟类保护的蛋壳微生物。目前对龟蛋微生物组发育与组装的认知仅限于鸟类，而鸟类与龟类亲代抚育策略的差异使该机制不适用于龟类。关于无亲代抚育的卵生爬行动物（如龟类）蛋细菌与真菌微生物组的传播、发育及其在介导病原体抗性中的功能作用的研究仍属空白。这些研究将极大拓展我们对镰刀菌作为新兴传染病的认知，阐明宿主-微生物组互作对龟类健康的意义，从而为应对这一潜在毁灭性威胁制定有效龟类保护策略。
合作方：厄瓜多尔圣弗朗西斯科基多大学（Universidad San Francisco de Quito）María de Lourdes Torres教授、David Romo Vallejo教授、Gonzalo Francisco Rivas Torres教授。资助方：德国研究基金会（DFG）项目号Sommer SO 428/19-1。
病原体抗性、适应性遗传多样性与微生物组稳态及其保护意义
主要组织相容性复合体（MHC）基因与肠道微生物组在宿主健康中发挥关键作用。本研究在生态、进化与保护导向的框架下，探究不同哺乳动物类群中病原体感染、MHC变异与微生物组组成的关联。
合作方：汉堡大学Jörg Ganzhorn教授；巴伐利亚森林国家公园（Nationalpark Bayrischer Wald）Marco Heurich教授。资助方：德国哺乳动物学会（Deutsche Gesellschaft für Säugetierkunde）。
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