新型聚球藻噬藻体Yong-L2-223的分离及基因组分析

【目的】噬藻体(cyanophages)是特异性侵染蓝藻(cyanobacteria)的病毒，广泛分布于各类水体中，在调节蓝藻种群动态和密度、推动生物地球水生生态系统循环中起着重要作用。本研究的目的在于分离、鉴定噬藻体。【方法】本研究以海洋聚球藻(Synechococcus sp.) PCC 7002为指示宿主，从淡水水样中分离培养一株新型噬藻体Yong-L2-223，对其进行了宿主范围实验、全基因组测序、基因功能注释和系统进化分析。【结果】针对31株供试蓝藻的宿主范围实验，结果除指示藻PCC 7002 [属于聚球藻目(Synechococcales)]外，Yong-L2-223能够感染2株淡水蓝藻，分别是来源于滇池的绿色微囊藻(Microcystis viridis) FACHB-1342 [属于色球藻目(Chroococcales)]和水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)FACHB-1209[属于念珠藻目(Nostocales)]。既可在高盐条件下感染海洋蓝藻，又可在低盐条件下感染淡水蓝藻，Yong-L2-223具有广盐性。透射电镜观察表明，Yong-L2...     

新型淡水微囊藻噬藻体vB_MweS-yong2的分离与基因组分析

【目的】蓝藻(cyanobacteria)水华频繁暴发,引起水质恶化,使水生生物大量死亡,给水产养殖业造成巨大的经济损失;其代谢产物藻毒素具有肝毒性、神经毒性、生殖毒性、遗传毒性和肿瘤促进作用,并可在水生生物中富集,造成饮用水安全风险和水产品食用安全风险。噬藻体(cyanophages)是一类特异性侵染蓝藻的病毒,参与调控蓝藻的种群密度和丰度,被认为是极具潜力的蓝藻水华生物防控工具。以往的研究报道多集中于海水噬藻体,有关淡水噬藻体的报道寥寥无几,迄今尚无惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)噬藻体的研究报道。本研究的目的在于分离、鉴定惠氏微囊藻噬藻体。【方法】以惠氏微囊藻FACHB-1112为指示宿主,采用双层平板法从淡水中分离出噬藻体vB_MweS-yong2,对其进行全基因组测序、基因功能注释和系统进化分析。【结果】vB_MweS-yong2的基因组长44 530 bp,G+C含量为71.6%,有61个开放阅读框(ORF)、1个tRNA基因。成对序列比较 (pairwise sequence comparison,PASC)表明,vB_MweS-yong2与所有已知噬菌体间的全基因组核苷酸序列相似度最高只有20.21%,小于<50%的属边界值。没有在vB_MweS-yong2基因组中发现抗生素耐药基因和毒力因子基因,显示该噬藻体在基因水平上的安全性。【结论】vB_MweS-yong2在有尾目的长尾科中代表一个新的属。本研究丰富了淡水噬藻体库、基因库,并为以后研发该噬藻体的功能基因、进一步研发用于治理以惠氏微囊藻为优势种引起的水华的产品与技术奠定了基础。     

云南不同高原湖泊噬藻体psbA基因多样性

【目的】噬藻体(cyanophage)广泛存在于自然水体生态系统中,通过侵染蓝藻进而调控蓝藻种群及群落结构,具有重要生态功能和生态地位,在控制蓝藻水华方面有巨大开发潜力。本研究旨在探究云南高原湖泊噬藻体psbA基因多样性,分析其系统进化地位,为深入了解高原湖泊生态功能、开发利用噬藻体资源奠定理论基础。【方法】以云南高原主要湖泊滇池、抚仙湖和星云湖等为研究对象,以psbA基因作为分子靶标,对湖泊水体中噬藻体遗传多样性进行研究。【结果】从不同湖泊中共获得100条环境噬藻体psbA基因序列,系统发育分析表明,湖泊的噬藻体psbA基因序列与中国东湖、中国东北稻田、日本稻田等淡水中的环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,与海洋环境噬藻体psbA基因亲缘关系较远;抚仙湖中的噬藻体psbA基因多样性高于滇池、星云湖和异龙湖中的噬藻体psbA基因多样性;云南高原湖泊中存在新的噬藻体类群;各湖泊秋冬季节噬藻体psbA基因遗传多样性差异不明显。【结论】云南主要高原湖泊噬藻体psbA基因遗传多样性高,与淡水环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,且存在独特的噬藻体类群。     

纳帕海高原湿地噬藻体g20基因系统发育多样性分析

【背景】噬藻体是感染蓝藻的病毒,是水生系统的重要组成部分。它们对宿主种群死亡率有重要影响,是控制蓝藻水华生消的潜在因子,对蓝藻群落结构的调控具有重要意义。大量研究揭示了海洋和淡水环境中噬藻体的高度多样性,但目前对高原湿地中噬藻体的多样性知之甚少。【目的】阐明我国纳帕海高原湿地噬藻体g20基因的遗传多样性,为进一步开展高原湿地微生物资源及其生态功能研究提供理论基础。【方法】采集雨季的水体样品,以衣壳蛋白基因g20为标记基因,利用特异性引物Cps1和Cps8对其进行PCR扩增,得到26条不同的g20基因有效序列,并将其与其他生境中g20基因序列进行主坐标分析和系统发育分析。【结果】与其他海洋和淡水的噬藻体序列相比,纳帕海高原湿地中噬藻体的序列与其他稻田序列更为相近;但也存在部分序列单独聚簇,这可能为纳帕海高原湿地中独有的噬藻体类型。【结论】表明该地区的噬藻体较丰富,并具有一定的独特性。     

模拟生态系统中噬藻体裂解蓝藻宿主的生态学效应

实验采用模拟生态系统,研究了噬藻体裂解蓝藻宿主后营养物质循环变化的过程,以及细菌和漂浮植物对这个过程的影响。结果表明噬藻体裂解宿主所释放的营养元素在细菌的作用下迅速进入新的循环并形成新的水华,而加入浮萍则可以有效吸收水体营养,防止新的水华发生。因此推测单纯地利用包括噬藻体在内的微生物裂解藻类的方法,并非治理水华的有效方法,但如果能够结合漂浮植物等其它治理手段,则有可能同时实现水华的控制和水质的改善。     

大庆湿地可培养噬藻体的分离及其相关基因的系统进化分析

【目的】揭示大庆湿地可培养蓝藻噬菌体遗传基因多样性,分析其系统进化地位,为噬藻体生态学研究提供数据支持。【方法】以鱼腥藻(Anabaena PCC7120)为宿主,采用液体富集和双层平板法分离大庆湿地水体中可培养的噬藻体,提取噬藻体混合液的DNA,PCR扩增噬藻体编码衣壳组装蛋白的g20基因和编码T7型短尾病毒的核糖体聚合酶的pol基因,克隆测序,构建系统进化树,明确可培养噬藻体相关基因的系统进化地位。【结果】克隆测序获得1条g20基因序列,4条pol基因序列。系统进化分析表明,获得g20序列隶属于可培养噬藻体类群(Clusterδ)中。而3条pol基因与我国吉林碱性稻田水体噬藻体类群(PG-Pol-I和PG-Pol-II)更相近,另一条pol序列形成独立的进化分枝。【结论】这是首次调查大庆湿地水体侵染鱼腥藻的可培养噬藻体的g20和pol基因,初步确认以鱼腥藻(Anabaena PCC7120)为宿主的可培养噬藻体g20基因归属于Clusterδ中,而大庆湿地可培养噬藻体的pol基因与我国大安稻田水体pol基因相近。     

感染丝状蓝藻的噬藻体的裂解周期和释放量的测定

近年来,随着浮游病毒的认识的深入,人们认识到浮游病毒对水体中初级生产力的影响是巨大的[1],其主要证据就是发现噬藻体在海洋蓝藻的种群控制上发挥着重要作用[2]. 噬藻体的释放量和裂解周期是衡量噬藻体感染力的重要指标,很多重要的生态指标如病毒在生态系统中对宿主的致死率、病毒种群得以维持的阈浓度等都需要使用病毒的释放量和裂解周期来加以推算[3,4], 因此准确地测定这两个基本参数是十分重要的.在自然界,很多丝状蓝藻,如颤藻、鱼腥藻、螺旋藻、席藻等是能够形成水华的,其中有些还具有产毒的功能[5].丝状蓝藻的形态特征有别于单细胞蓝藻, 在被噬藻体感染时,丝状蓝藻的感染周期和光合生理也与单细胞蓝藻有较大的差异[6],因此研究裂解丝状蓝藻的噬藻体的方法可能不同于感染单细胞的噬藻体.本次试验以一种感染丝状宿主的噬藻体为材料,探讨了确定其裂解周期和释放量的研究方法.     

噬藻体PP对野生宿主——丝状蓝藻的吸附率、裂解周期及释放量的影响

研究在日光光照条件下,以自然水体中存在的丝状蓝藻作为噬藻体PP的野生宿主,用离心法测定了噬藻体PP对野生宿主藻的吸附率,用一步生长曲线法获得了噬藻体PP对野生宿主藻的裂解周期及释放量。结果表明:噬藻体PP对野生宿主藻在60min时能够达到的吸附率为1.79‰,吸附系数为8.09%,噬藻体PP感染野生宿主藻的潜伏期介于45～75min之间,平均释放量为34.32PFU·Cell-1。上述结果一方面说明,噬藻体PP感染野生宿主藻的吸附系数、潜伏期及释放量均远小于以实验室培养的鲍氏织线藻作为宿主所得到的数据;另一方面也说明,噬藻体PP具有较强的吸附和裂解野生宿主的能力,这将有助于解释噬藻体PP在淡水富营养化水体中具有广泛分布的现象。     

噬藻体研究进展

噬藻体（Cyanophage）是以蓝藻为寄主的浮游病毒类群,因其能特异性地感染蓝藻而具有重要的生态地位,是蓝藻＂水华＂潜在的控制因子。噬藻体的生物学、生态学特征是了解噬藻体的一扇窗,分子生物学研究仍将是主要的研究方向之一。同时,噬藻体研究手段也在不断更新。该文从这几个方面综述了噬藻体相关研究进展。     

一种浓缩噬藻体的反冲超滤技术

噬藻体(Cyanophage)是一类感染蓝藻的病毒,形态上同于噬菌体[1],近期的研究表明,噬藻体作为水体环境中活跃的动态因子,在控制水体初级生产力和有害藻类水华(Harmful Algal Bloom,HAB)方面可能发挥着重要的作用[2,3],甚至影响水体生态系统中食物链的结构[4],因此研究水体中噬藻体的生理生态学特性对于了解其生态功能是非常重要的,但是由于自然水体中的噬藻体浓度往往较低,难以直接对其进行定性或定量研究,所以对天然水样中的噬藻体进行高效、快速的浓缩是研究噬藻体生态地位和功能的关键和难点.     

Identification of a diagnostic marker to detect freshwater cyanophages of filamentous cyanobacteria

Cyanophages are viruses that infect the cyanobacteria, globally important photosynthetic microorganisms. Cyanophages are considered significant components of microbial communities, playing major roles in influencing host community diversity and primary productivity, terminating cyanobacterial water blooms, and influencing biogeochemical cycles. Cyanophages are ubiquitous in both marine and freshwater systems; however, the majority of molecular research has been biased toward the study of marine cyanophages. In this study, a diagnostic probe was developed to detect freshwater cyanophages in natural waters. Oligonucleotide PCR-based primers were designed to specifically amplify the major capsid protein gene from previously characterized freshwater cyanomyoviruses that are infectious to the filamentous, nitrogen-fixing cyanobacterial genera Anabaena and Nostoc. The primers were also successful in yielding PCR products from mixed virus communities concentrated from water samples collected from freshwater lakes in the United Kingdom. The probes are thought to provide a useful tool for the investigation of cyanophage diversity in freshwater environments.     

Identification of a Diagnostic Marker To Detect Freshwater Cyanophages of Filamentous Cyanobacteria

Cyanophages are viruses that infect the cyanobacteria, globally important photosynthetic microorganisms. Cyanophages are considered significant components of microbial communities, playing major roles in influencing host community diversity and primary productivity, terminating cyanobacterial water blooms, and influencing biogeochemical cycles. Cyanophages are ubiquitous in both marine and freshwater systems; however, the majority of molecular research has been biased toward the study of marine cyanophages. In this study, a diagnostic probe was developed to detect freshwater cyanophages in natural waters. Oligonucleotide PCR-based primers were designed to specifically amplify the major capsid protein gene from previously characterized freshwater cyanomyoviruses that are infectious to the filamentous, nitrogen-fixing cyanobacterial genera Anabaena and Nostoc. The primers were also successful in yielding PCR products from mixed virus communities concentrated from water samples collected from freshwater lakes in the United Kingdom. The probes are thought to provide a useful tool for the investigation of cyanophage diversity in freshwater environments.     

Crystal structure of a novel fold protein Gp72 from the freshwater cyanophage Mic1

Cyanophages, widespread in aquatic systems, are a class of viruses that specifically infect cyanobacteria. Though they play important roles in modulating the homeostasis of cyanobacterial populations, little is known about the freshwater cyanophages, especially those hypothetical proteins of unknown function. Mic1 is a freshwater siphocyanophage isolated from the Lake Chaohu. It encodes three hypothetical proteins Gp65, Gp66, and Gp72, which share an identity of 61.6% to 83%. However, we find these three homologous proteins differ from each other in oligomeric state. Moreover, we solve the crystal structure of Gp72 at 2.3 Å, which represents a novel fold in the α + β class. Structural analyses combined with redox assays enable us to propose a model of disulfide bond mediated oligomerization for Gp72. Altogether, these findings provide structural and biochemical basis for further investigations on the freshwater cyanophage Mic1.     

Freshwater cyanophages

Cyanophages are double-stranded DNA viruses that infect cyanobacteria, and they can be found in both freshwater and marine environments. They have a complex pattern of host ranges and play important roles in controlling cyanobacteria population. Unlike marine cyanophages, for which there have been a number of recent investigations, very little attention has been paid to freshwater cyanophages. This review summarizes the taxonomy and morphology, host range, distribution, seasonal dynamics, and complete genomes of freshwater cyanophages, as well as diagnostic markers that can be used to identify them.     

噬藻体生物多样性的研究动态

噬藻体(Cyanophage)是感染原核生物蓝藻(Cyanobacteria)的病毒,广泛分布于各种水生态系统中,对调控初级生产力、蓝藻种群密度及结构演替、微生物间基因转移以及全球生物地理化学循环等方面有重大影响。关注噬藻体的生物多样性,发现其感染相关基因,阐明噬藻体与宿主蓝藻的相互作用,将为藻华控制及认识病毒在复杂水环境中的功能提供重要信息。本文就噬藻体生物多样性,包括生态系统多样性、物种多样性及遗传多样性研究动态做一综述。     

噬藻体辅助代谢基因(AMGs)研究进展

噬藻体是一类广泛存在于海洋及淡水环境中以蓝藻为感染宿主的病毒,对蓝藻种群结构与多样性以及水生态环境具有重要的影响。噬藻体携带一系列与宿主新陈代谢相关的同源基因被称为辅助代谢基因。它们编码的蛋白在噬藻体感染蓝藻过程中,可参与宿主的光合作用、戊糖磷酸循环、营养物质摄取以及核苷酸生物合成等代谢活动。近年来,一些辅助代谢基因被作为噬藻体分子检测的靶标基因,并用于噬藻体遗传多样性及其与蓝藻间相互关系的研究。本文综述了国内外有关噬藻体辅助代谢基因的来源、生物学功能及其多样性等方面的研究进展。