中国典型海洋环境中病毒对细菌多样性和种群结构的影响

数量巨大的海洋病毒作为细菌的主要致死因素之一，在海洋生态系统的物质和能量循环中起到重要作用。本研究拟采用DNA指纹图谱（T-RFLP和DGGE）和构建克隆文库的方法，结合细菌类群的特异性引物，研究中国近海典型海洋环境中病毒对海洋总细菌、主要细菌发育类群和主要细菌功能类群多样性和种群结构的影响，同时测定细菌丰度、生产力等生态指标，验证海洋病毒在不同层面（系统发育类群和功能类群）对细菌种群的影响；结合环境特征和"微生物环"、"病毒环"等理论，为进一步揭示病毒在海洋生态系统中的地位和作用奠定基础。

根据项目任务书，项目组从现场调查、现场实验及室内实验三个方面开展了海洋病毒对细菌多样性和种群结构影响的研究。项目组首先充分利用基金委开放航次及其他航次机会，对我国典型海区的海洋病毒及其宿主的生态特性进行了系统调查，形成了目前我国信息量最大的海洋病毒丰度、生产力、降解率等生态特性的数据集，为全面了解我国海区生态系统中海洋病毒的生态作用奠定了坚实的基础；病毒生产力与细菌生产力及叶绿素等环境参数的相关性体现了生态系统中病毒与宿主紧密的联系。同时，项目组采集了大量我国及全球大洋海区海洋病毒浓缩液样品，这些珍贵样品的采集和保藏，是进行全球范围内海洋病毒的分离和多样性研究的重要资源；我们相继分离到了典型的好氧不产氧光合细菌（AAPB）及非AAPB菌株的病毒并进行了基因组分析，评估了病毒对宿主侵染的选择性，并通过基因组分析揭示了宿主及其病毒之间的水平基因转移（HGT）。由病毒介导的HGT对细菌的种群结构（基因型和生态型）有重要的贡献。项目组在我国东海、吕宋海峡及西太平洋海区进行了海洋病毒对细菌多样性及种群结构的现场培养实验，发现在寡营养/富营养海区、表层/深海环境中，海洋病毒都对细菌类群有明显的作用：病毒会降低海洋细菌类群的丰度、刺激细菌生产力并维持较高的细菌类群多样性，细菌的群落结构也发生了相应的改变。海洋细菌群落结构的变化将导致其生态功能的差异，深刻影响海洋物质和能量循环。这些影响在深海环境中尤为明显，这对我们认识占海洋主体的深海环境中海洋病毒的生态作用具有重要意义。项目组对我国近海及其邻近大洋海洋病毒的系统研究为今后评估病毒对海洋碳循环和储碳的影响奠定了基础并提出了新的科学问题（如深海病毒多样性的宏基因组研究等）。