噬菌体在纳帕海湿地中的时空分布及在有机碳循环中的作用研究

随着全球工业化的发展，碳平衡已成为必须关注的问题。病毒尤其是噬菌体在维持全球有机碳平衡中具有重要作用，全球26%的可溶性有机碳（DOC）循环是由海洋病毒来完成的。湿地是大陆有机碳的主要储库，纳帕海作为我国独特的低纬度高海拔季节性高原湿地具有很高的研究价值。然而，关于噬菌体在维持该地DOC平衡中作用的研究尚未见报道。本研究拟在不同季节采集纳帕海4种湿地类型的水样、土样，通过表面荧光显微镜、透射电镜测定样品中细菌和噬菌体的丰度；探明噬菌体在该地域的分布状态。同时用放射性示踪等方法测定烈性噬菌体量和活细菌量；化学法测定总DOC含量；所得数据经Binder模型计算后分析噬菌体裂解细菌释放的有机碳在DOC中的比例。研究结果不仅将揭示噬菌体在纳帕海湿地中的时空分布规律，也可阐明噬菌体在维持该地域有机碳平衡中的作用，同时也将为进一步探索噬菌体在整个湿地生态系统中的作用提供理论和实践基础。

噬菌体作为结构最简单生命体，不仅在调节细菌群落结构、遗传物质水平转移方面作用巨大，同时也被证明在生物地球化学循环尤其是碳循环方面具有重要作用，但遗憾的是截至目前关于纳帕海湿地噬菌体、细菌及它们与有机碳研究尚未见报道。因此，针对纳帕海湿地开展噬菌体丰度、生态状况和多样性研究，并探讨它们在该区域碳循环中的作用和功能无疑具有重要科学意义，主要研究结果如下：.1）利用EFM技术检测纳帕海不同季节、不同湿地类型水样中浮游细菌和病毒丰度，从分布上看旱季和雨季浮游细菌丰度平均值分别为3.52×105 /mL和2.02×106 /mL，浮游病毒丰度平均值分别为3.63×106 /mL和3.71×107 /mL，且雨季浮游病毒和细菌丰度显著高于旱季。旱季浮游病毒与细菌的丰度呈显著正相关(P<0.01)，而与叶绿素呈弱负相关 (P<0.05)；而雨季浮游病毒丰度与浮游细菌丰度(P<0.01)和叶绿素a(Chl-a)(P<0.05)都呈显著正相关。.2）雨季细菌有机碳产出量为8.01 µg C/L•h，旱季为10.3 µg C/L•h，雨季和旱季经由病毒裂解而引起细菌死亡率(FMVL)分别为54.9%和27%。通过Binder模型分析表明纳帕海地区由病毒裂解细菌所贡献的DOC在总有机碳中占主导地位，其贡献率在雨季和旱季分别为84.37%和72.9%。.3）利用较保守的T4类噬菌体g23基因为指针，对该地区T4类噬菌体分布情况进行调查。系统发育分析表明纳帕海高原湿地不仅存在其他生境已分离到的T4噬菌体类群，还存在独有的NPHI和Ⅱ两个新类群。.4）利用分离培养技术从纳帕海湿地分离得到19株可培养低温噬菌体，电镜形态表明分别属于长尾、短尾和肌尾噬菌体科；并对以假单胞、黄杆菌和温和气单胞菌为宿主的3株肌尾科低温噬菌体进行了系统生物学特性研究。.本研究首次从不同角度和尺度，对低纬度、高原低温湿地纳帕海浮游病毒的丰度、生态状况、噬菌体分离进行研究。探索了噬菌体分布及其与DOC的关系，一直到可培养低温噬菌体分离及生物学特性的研究，使得这一独特地理环境的微生物生态研究更加系统，是目前国内外关于低纬度高原低温湿地生态系统中噬菌体从宏观到微观尺度的唯一报道。研究结果不仅使得这一独特地理环境的微生物生态研究更加系统化，也为进一步在该地区开展微生物生态学、生物地球化学及挖掘微生物资源奠定了基础。