在棲息于海洋環境中的大量微生物有機體中，藍細菌（一種藍綠藻）是最為豐富和常見的能夠進行光合作用的物種。兩種最常見的藍細菌，原綠球藻和聚球藻的固碳量（利用CO2 和水合成糖物質的光合作用）占全球生物固碳總量的30%。利用自然界存在的資源，這些微生物能夠依靠光系統（Photosystems，PS）I 和II，這兩個光合作用的反應中心來產生能量。
基本介紹
- 中文名：噬藍藻體光合基因
- 外文名：Photosystems
- 性質：噬藍藻體
- 方法：進行光合作用
有趣的是，一些稱為噬藍藻體的能夠感染藍細菌的病毒，也攜帶有能夠編碼 PS II 光合作用中心蛋白PsbA （在所有的產氧光合生物的中心蛋白中轉換速率最快的蛋白）和 PsbD (能夠和和PsbA 形成一個複合物)的基因。通過在感染藍細菌後拷貝 psb A 和 psb D 基因，噬藍藻體能將這兩個基因整合入宿主基因來滿足它們的需要――增強光合作用。這很可能是為了滿足增強噬藍藻體的適應性的需要，因為當光合作用在感染期間得到最佳化時噬藍藻體的生長和繁殖也處於最佳狀態。
PS II 基因在噬藍藻體中的分布如何？這些基因又是從何而來？直到現在也僅有一小部分噬藍藻體樣本被測定。為解決這一系列問題，Matthew Sulivan，Debbie Lindell，Sallie Chisholm 及其同事測定了33 株噬藍藻體分離株（從馬尾藻海和紅海收集的樣本中培養而來），加上其他九種噬藍藻體已知的數據，來分析 psb A 和 psb D 基因在各個種中的分布情況。他們發現 psb A 存在於88%的分析樣本中，而 psb D僅存在於50%的分析樣本中。通過分析這些光合作用基因以及來自於宿主原綠球藻和聚球藻的基因序列，他們推測出 PS II 基因進入噬菌體基因組的進化過程。
噬籃菌體可以從形態學上分為三個主要的家族（短尾噬菌體科，肌尾噬菌體科和長尾噬菌體科）。通過觀察在幾種不同的家族中 PSII 基因的分布狀況，Sullivan，Lindell 等發現，除了感染原綠球藻的長尾噬菌體科和感染聚球藻的短尾噬菌體科噬籃藻體以外，psbA 基因存在於所有的肌尾噬菌體科和所有感染原綠球藻的短尾噬菌體科中。在不同的噬籃藻體中高度的保守性提示這一基因有可能是具有功能的，並且很可能對增加噬菌體的繁殖力有作用。同時也發現，潛伏期的長短也可能影響了 psbA 基因的分布模式。然而，更深入的調查這些可能性還需要更多的關於噬籃菌體生理學特徵方面的信息。
第二個基因 psbD，沒有 psbA 基因那么常見，但在所研究的編碼 psbA 的20個感染原綠球藻的肌尾噬菌體中有4個同時發現也包含此基因，而20個感染聚球藻的肌尾噬菌體中的17個同時擁有基因psbA 和psbD。肌尾噬菌體科病毒被認為能夠比其他噬籃菌體感染更廣範圍的藍細菌宿主。事實上，通過研究發現，肌尾噬菌體所具有的 psbD 基因被認為與廣宿主範圍相關。也許同時具有兩個編碼基因確保了一個功能型的 psbA－psbD 蛋白複合物，從而提高了這些能夠感染更廣闊宿主範圍的噬籃菌體的感染能力。
