東北地理所揭示出稻田水體藍(lán)藻病毒三種標(biāo)記基因多樣性及其分布特征
藍(lán)藻也稱藍(lán)細(xì)菌，是地球上最古老的微生物之一，廣泛分布在海洋、河流、湖泊和陸地等生態(tài)環(huán)境。藍(lán)藻病毒是指能特異性地感染藍(lán)藻的噬菌體，藍(lán)藻病毒在全球水生生態(tài)系統(tǒng)中廣泛分布，數(shù)量龐大，在調(diào)控藍(lán)藻群落結(jié)構(gòu)演替、生物地球化學(xué)循環(huán)和調(diào)節(jié)微生物個(gè)體間基因轉(zhuǎn)移等方面有重要作用。故此，藍(lán)藻病毒被認(rèn)為是一類重要的戰(zhàn)略生物資源。對藍(lán)藻病毒遺傳多樣性及其結(jié)構(gòu)組成的研究有助于我們更清楚地認(rèn)識現(xiàn)有生物資源狀況，明晰生物進(jìn)化及其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，從而為現(xiàn)有資源的保護(hù)和利用提供指導(dǎo)。
稻田是研究微生物遺傳多樣性及其生態(tài)功能的典型環(huán)境，藍(lán)藻是稻田生態(tài)系統(tǒng)中重要的微生物成員，在稻田碳、氮循環(huán)中起到重要的作用。但對稻田病毒生態(tài)學(xué)，特別是針對稻田藍(lán)藻病毒基因多樣性的研究還非常少，對這一領(lǐng)域知識的了解還處于黑箱狀態(tài)。為此，東北地理所農(nóng)田分子生態(tài)學(xué)科組王光華研究員、王新珍博士等，采用免培養(yǎng)的分子生物學(xué)技術(shù)，從東北稻田水體中捕獲近千條表征藍(lán)藻病毒遺傳多樣性的不同分子標(biāo)記基因，包括可能來源于寄主的輔助代謝光合基因psbA和磷營養(yǎng)調(diào)控基因phoH，以及T7型藍(lán)藻病毒DNA合成酶基因DNA pol等。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，稻田環(huán)境中藍(lán)藻病毒psbA基因在系統(tǒng)進(jìn)化樹中的分布范圍窄，建立了7個(gè)新的稻田藍(lán)藻病毒psbA分布群，發(fā)現(xiàn)稻田環(huán)境藍(lán)藻病毒psbA基因分布不存在地域差異。對兩個(gè)輔助代謝基因研究結(jié)果建立了9個(gè)全新的稻田藍(lán)藻病毒DNA pol基因群和4個(gè)新的藍(lán)藻病毒phoH基因群，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)分子標(biāo)記基因在稻田中分布存在明顯的地域差異。綜合分析顯示稻田環(huán)境中這三種藍(lán)藻病毒基因分布均與湖泊環(huán)境關(guān)系近，而與海洋環(huán)境關(guān)系遠(yuǎn)。該研究結(jié)果對于揭示稻田藍(lán)藻病毒不同分子標(biāo)記基因分布特征、發(fā)現(xiàn)新的病毒基因資源、了解藍(lán)藻病毒在生態(tài)系統(tǒng)中的分布地位等具有重要意義。
圖：稻田藍(lán)藻病毒phoH基因序列與來自海洋環(huán)境phoH基因克隆序列，來自聚球藻噬菌體、可培養(yǎng)的自養(yǎng)細(xì)菌噬菌體、異養(yǎng)細(xì)菌噬菌體、自養(yǎng)真核生物病毒的phoH基因序列構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹
相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在VirologicaSinica、FEMS Microbiology Ecology和Scientific Reports上。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金（41271262, 41571246）和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）（XDB15010103）的聯(lián)合資助。
論文信息：
1. Xinzhen Wang, Ruiyong Jing, Junjie Liu,Zhenhua Yu, Jian Jin, Xiaobing Liu, Xiaojuan Wang, Guanghua Wang. (2016) Narrow distribution of cyanophagepsbA genes observed in two paddy waters of Northeast China by an incubation experiment. VirologicaSinica, 31 (2): 188–191.
2. Xinzhen Wang, Junjie Liu, Zhenhua Yu, Jian Jin, Xiaobing Liu, Guanghua Wang. (2016) Novel groups of cyanobacterial podovirus DNA polymerase (pol) genes exist in paddy waters in northeast China. FEMS Microbiology Ecology,DOI: 10.1093/femsec/fiw192.
3. Xinzhen Wang, Junjie Liu, Zhenhua Yu, Jian Jin, Xiaobing Liu, Guanghua Wang. (2016) Novel groups and unique distribution of phage phoH genes in paddy waters in northeast China. Scientific Reports, DOI: 10.1038/srep38428.
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