溶源性噬菌體對海洋細菌生理生態特性的影響

《溶源性噬菌體對海洋細菌生理生態特性的影響》是依託廈門大學，由張銳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：溶源性噬菌體對海洋細菌生理生態特性的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張銳
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

溶源性侵染是噬菌體除裂解性侵染之外的重要生活方式，通過溶源性侵染，噬菌體將自身DNA整合到宿主菌基因組中並隨著細菌DNA複製而複製。噬菌體DNA的插入會導致宿主菌基因突變，進而影響其生理生態特性和生態效應。目前有關溶源性噬菌體對海洋細菌生理生態特性影響的研究較少，缺乏溶源性侵染對細菌參與的海洋生態過程影響的系統認識。本項目計畫通過室內試驗和現場調查相結合的方式，研究溶源性噬菌體如何在基因組水平上和表型水平上影響典型海洋宿主細菌對碳、氮、磷等重要生源要素的利用、代謝以及對環境參數的回響；研究溶源性噬菌體如何影響南海海洋浮游細菌類群生態特性（豐度、生產力、多樣性、群落結構、功能基因等）；進而評估噬菌體的溶源性侵染對海洋細菌介導的生態過程的影響。

結題摘要

噬菌體是地球上豐度最高的生物形式。噬菌體主要通過兩種方式侵染宿主細菌：裂解性侵染和溶源性侵染。溶源性侵染是細菌基因組水平基因轉移的重要機制之一，在溶源性侵染方式中，病毒並不立刻大量複製自身並裂解細菌，而是將自身的基因組整合進細菌的基因組並隨著細菌基因組的複製而增殖（被稱為前噬菌體）。在基因組整合的過程中，溶源性噬菌體會攜帶一定的原宿主的功能基因，而且會通過插入而對宿主基因組帶來影響，改變宿主的生理生化特性並影響宿主的進化。本項目分離了典型海洋異養細菌（玫瑰桿菌）的噬菌體，具有裂解性和溶源性的基因特徵，建立了模式研究體系，並通過高通量表達晶片發現了病毒侵染過程中的優勢表達基因，評估了病毒侵染對宿主代謝途徑的影響；自南海和西太分離原綠球藻並通過比較基因組學發現前噬菌體可能介導了光合自養宿主微生物的水平基因轉移，進而對宿主基因組進化和生態適應性產生影響；調查了河口（珠江口和九龍江口）、近海（南海）和大洋（西太平洋）海區溶源性侵染和裂解性侵染的比例，發現病毒的侵染策略與環境條件密切相關，環境變化會導致部分溶源性噬菌體進入裂解周期，深海等不利環境條件下溶源性比例則有一定程度的升高；首次提供了深部生物圈病毒活性的實驗證據並定量了溶源性病毒和裂解性病毒的生產力；我們在日周期和潮汐周期的時間序列研究中，發現噬菌體溶源性-裂解性的轉換受到環境因子變化（如淡鹹水混合、潮汐、光照等）的調控，同時，溶源性-裂解性的轉換對宿主的豐度、生產力、多樣性和群落結構有顯著的影響，進而決定了海洋微生物對環境因子的動態回響。總而言之，本項目揭示了病毒侵染策略這一之前被忽視的因素對微食物環和生物地球化學過程的重要影響。