滇池南部和北部噬藻体群落多样性及其环境因子相关性

噬藻体是一类能特异性感染蓝藻的双链DNA病毒,是水环境浮游病毒的重要组成部分,参与调控藻类群落结构、藻类生理代谢和水圈元素循环等。但目前对淡水湖泊中噬藻体群落结构及其驱动因素的认识很有限。为了解滇池噬藻体种类和数量、不同区域噬藻体群落结构及其驱动因子,本研究采集滇池南部(DCS)、北部(DCN)表层水样,采用克隆文库和PCR技术比较两区域噬藻体多样性和数量,结合相关性分析探究噬藻体群落形成的驱动因子。研究结果显示噬藻体g20基因克隆文库包含182条序列和44个操作分类单元(operational taxonomic units, OTU)(南部24个,北部20个),南部噬藻体g20基因多样性高于北部的。系统发育分析显示,44个OTU分布在4个簇(α、 β、 γ和ε)和3个新的亚簇(DC-Ⅰ、 DC-Ⅱ和DC-Ⅲ)。文库中仅有1条序列与海洋来源的噬藻体g20基因同源(同源性67.96%),其他序列均与淡水环境中的噬藻体g20基因同源(同源性70.56%～100.00%)。主坐标分析(principal co-ordinates analysis,PCoA)也显示,滇池与其他淡水生境的噬藻...     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

噬藻体感染相关基因的研究进展

噬藻体是感染蓝细菌(蓝藻)的病毒,能调控蓝细菌种群的丰度和多样性,在许多水生生态系统的食物网动态变化和生物地球化学循环中起关键作用。噬藻体与宿主细胞发生各种相互作用,包括吸附、入侵和复制,参与感染过程,从而完成噬藻体的生命周期。本文在综述噬藻体生命周期与基因组结构相互关联的基础上,重点介绍噬藻体与宿主蓝细菌相互作用的蛋白,如噬藻体吸附蛋白、内肽酶、穿孔素、DNA聚合酶、藻胆体降解蛋白A(NblA)、毒力因子、抗CRISPR蛋白(Acr)和小分子热休克蛋白等,分析它们的分子特性,阐述它们在噬藻体感染蓝细菌以及噬藻体-蓝细菌相互作用的分子机制。为了更好地认识驱动不同噬藻体与宿主及水生环境相互作用的策略、感染效率及生态学影响,本文不仅对这些与噬藻体感染相关的重要基因研究动态进行综述与讨论,还在了解噬藻体丰富的多样性和复杂性的基础上,提出应用新技术对噬藻体感染相关基因的功能进行广泛研究,以期扩展全球水生病毒数据库,进一步认识噬藻体与宿主的相互作用机理。     

噬藻体和蓝藻间的基因转移及协同进化作用

生物物种之间的水平基因转移广泛存在于细菌、古生菌和真核生物中,并能造成同一生境中种群的快速协同进化。噬藻体是感染蓝藻的专一性病毒,近年研究表明其在蓝藻水华生消中发挥了重要作用,使人们认识到了噬藻体的重要生态地位。综述了物种间的水平基因转移,介绍了噬藻体遗传多样性研究中常用的光合作用基因、结构蛋白基因等靶标基因所介导的基因转移以及基因转移引起的病毒和宿主的协同进化,并介绍了研究基因转移所用到的试验技术以及今后所要面临的问题。     

东北稻田水体噬藻体psbA基因多样性

【目的】揭示东北稻田噬藻体psbA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】采用滤膜分离并浓缩噬体、PCR-克隆测序技术对我国东北稻田水体中噬藻体psbA基因进行调查。【结果】在东北稻田水体中共得到17条来自于噬藻体的psbA基因,经系统进化分析表明,我国东北稻田具有新的噬藻体的类群,与日本稻田生态系统中psbA基因类群相比,两地间噬藻体类群存在显著的差异,稻田水体中噬藻体psbA基因类群有别于海洋、湖泊类群。【结论】采用PCR-克隆测序技术以psbA基因为分子标记首次对我国东北稻田水体噬藻体类群进行调查,发现有新的噬藻体类群。     

噬藻体遗传多样性及其分子生态学研究现状与展望

噬藻体是水体微生物群落中的重要活性成分, 广泛存在于海洋及淡水环境中, 对蓝藻种群结构与多样性以及水生态环境具有重要影响。开展水环境中噬藻体遗传多样性研究将有助于噬藻体资源的开发与利用。从分子生态学角度, 论文对噬藻体遗传多样性研究的分子基础与分子标记等进行了综述, 并简要概述了相关研究方法的基本概念及其应用状况。从分子生态学与噬藻体多样性研究相结合的层面, 对该领域的未来研究进行展望。     

纳帕海高原湿地噬藻体psbA遗传多样性

噬藻体在水生系统中分布广泛,数量丰富,具有丰富的生物多样性。为揭示纳帕海高原湿地噬藻体psbA遗传多样性,并分析其系统进化地位。本研究于纳帕海高原湿地采集土壤样品,以特异性引物对其光合基因psbA进行扩增,得到不同的psbA基因序列51条,并在淡水、海水、稻田等不同环境下进行PCoA分析和系统发育分析。通过研究得知,在纳帕海高原湿地环境下的psbA基因和在稻田环境中的psbA相接近,而与海洋环境相距较远,并且大多与蓝藻细菌相聚簇,而且psbA基因中的NT-4和NT-7与噬藻体具有较高相似性,和其他地区比较较远。推测NT-4和NT-7是纳帕海高原湿地特有的噬藻体类群。     

噬藻体的分子生物学研究进展

噬藻体是一种侵染原核藻类的病毒,可能是控制蓝藻水华生消的重要生态因子,在自然水体中大量存在.随着分子生物学和遗传学技术的不断发展,噬藻体的不断分离和发现,水生生态系统的研究内容更加丰富.对近年来国内外有关噬藻体分子生物学、遗传标记和分子生物学检测等方面的最新研究进展作了综述,并对今后研究工作进行了展望.     

也西湖噬藻体的分离与鉴定

【背景】噬藻体是一类特异性侵染蓝藻的病毒,广泛存在于淡水和海水水体中,参与调控宿主蓝藻的丰度和种群密度,被认为是潜在的蓝藻水华生物防控工具。但目前的研究多集中于海洋噬藻体,对淡水噬藻体的生物学特性和结构生物学等研究较少。【目的】分离更多种类的淡水噬藻体,为研究淡水噬藻体的三维结构、侵染机制、与宿主的共进化关系,及其在蓝藻水华防治中的应用提供理论基础。【方法】采集中国科学技术大学西校区内景观湖也西湖水华暴发水域的水样,利用液体培养基和双层固体平板法对17种宿主蓝藻进行筛选,通过NaCl-PEG沉淀法和氯化铯密度梯度离心分离和纯化噬藻体,并利用负染电镜观察噬藻体的形态,同时采用梯度稀释法测定裂解液的效价。【结果】发现也西湖的水样可特异性侵染本实验室分离自巢湖的一株拟鱼腥藻Pan。侵染后的裂解液中存在4株形态各异的噬藻体,包括1株短尾噬藻体和3株长尾噬藻体,其中包括首次发现的1株含有非典型长轴状头部结构的淡水噬藻体。【结论】也西湖作为巢湖流域的一个小型水体,具有与巢湖类似的水华蓝藻及其噬藻体分布谱,因此可以用于模拟大型湖泊进行相关分子生态学和生物防控的研究。     

自然环境中T4型噬菌体g23基因多样性研究进展

摘要：过去的20多年,伴随着分子生物学技术在环境微生物研究中的应用,环境中细菌和真菌群落基因多样性及与其生存环境间的关系逐渐被揭示,但对于地球上广泛存在且数量巨大的生命体-噬菌体基因多样性研究还很少。本文以编码T4型噬菌体主要壳蛋白基因g23为目标,综述了近年来T4型噬菌体在海洋、湖泊和稻田中基因多样性的研究进展。研究结果表明T4型噬菌体g23基因分布与其生存环境关系很大,许多g23基因按获取环境不同划分为几个新类群。同时文中也指出了针对环境中T4型噬菌体g23基因研究应该注意的几点问题及未来的研究发展趋势。     

核糖体小亚基V4和V9区引物扩增大亚湾真核浮游生物的比较研究

对大亚湾水体的环境DNA分别进行18S rDNA的V4和V9区的引物扩增,通过高通量测序技术进行测序,并比较分析二者浮游真核生物基因多样性和相对丰度。18S rDNA V4区引物扩增共检测出浮游动物56纲, 101目,浮游植物52纲, 69目; 18S rDNA V9区引物扩增共检测出浮游动物47纲, 81目,浮游植物56纲, 101目。两对引物对浮游真核生物扩增都具有较高覆盖度,在纲级别上二者的结果相近:颚足纲(Maxillopoda)是浮游动物优势类群;甲藻纲(Dinophyceae)、圆筛藻纲(Coscinodiscophyceae)、小豆藻纲(Mamiellophyceae)是浮游植物优势类群,其中甲藻纲多样性与丰度的结果相近,而18S rDNA V9区引物扩增得到的圆筛藻纲丰度高于18S rDNA V4区引物。分析结果表明, 18S rDNAV4区引物扩增的浮游动物多样性比18SrDNAV9区引物高,而18SrDNAV9区引物扩增的浮游植物多样性比18S rDNA V4区引物高。同时,通过高通量测序技术首次确定大亚湾海区大量存在着寄生型甲藻(Syndiniales),小豆藻目...     

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.     

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.     

噬藻体光合作用基因研究

感染原绿球藻和聚球藻的噬藻体基因组中普遍存在与psbA、psbD和hli等同源的基因,这些基因编码的蛋白参与光合作用,是光合成反应中心II(photosystem II,PSII)的重要组成成分,在噬藻体感染蓝藻过程中可能发挥着重要的作用。一些假说认为这些基因可能来自于宿主并发生共进化。因此,光合作用基因的功能、起源与演变及基因多样性分布引起了人们的关注。     

噬藻体PaV-LD主要衣壳蛋白、穿孔素和内肽酶基因的克隆及表达分析

最近阐明了水华蓝藻噬藻体PaV-LD (Planktothrix agardhii Virus isolated from Lake Donghu)的全基因组序列, 这是一个含有142个ORF的双链DNA噬藻体。在此, 我们对其主要衣壳蛋白基因073R, 内肽酶和穿孔素基因123L-124L(PaV-LD基因组中两个相邻的ORF)进行了基因克隆与表达分析。将073R克隆后构建原核表达质粒pET-32a-073R, 并用IPTG进行诱导表达, 073R融合蛋白经纯化后, 进行免疫小鼠制备抗体; 通过Western blot检测经噬藻体感染宿主细胞后073R的表达时序, 结果显示在宿主细胞裂解之初, 即PaV-LD感染48h以后073R开始表达, 表明073R是一个晚期基因; 同时073R推导的氨基酸序列与34株噬藻(菌)体及2株藻病毒(感染真核藻的病毒)的主要衣壳蛋白的氨基酸序列进行序列比对, 显示073R与无尾的藻病毒衣壳蛋白亲缘关系更近。PCR扩增内肽酶和穿孔素基因123L-124L, 并构建质粒pOP123L-124L, 将其转入模式藻集胞藻PCC6803细胞中, 质粒pOP123L-124L与藻集胞藻PCC6803基因组发生重组, 形成重组藻; 测定了重组藻与野生藻的生长速率, 并绘制生长曲线; 制备超薄切片, 进一步比较和观察重组藻与野生藻的超微结构的变化。结果显示重组藻与野生藻存在生长速率与超微形态的显著差异。       

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,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,甚至影响水体生态系统中食物链的结构,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