浮游病毒对三峡库区支流水华生消的影响

Virioplankton plays key role in nutrient bio-geological process and primary productivity control in the sea, and it is also an important player in lake. Factors affecting aquatic viral infectivity mainly include solar irradiation, host density and growth status, nutrient et al. Reservoirs are affected by artificial operation and showed great difference with lake in light, nutrient, hydrologic and temperature dynamics. These differences would lead to great difference in viral ecological role. In this project, four parts of work are planned to carry out in the Three Gorges Reservoir: (1) viral density dynamic in the reservoir; (2)dynamics of algal bloom FIC（frequency of infected cells）and algal FMVL（the frequency of mortality due to viral lysis）; (3) effects of viral shunt mediated nutrient flux on bloom algal growth; (4) hydrodynamic interference on the virioplankton-algal bloom interaction. Through these work, we hope to explain the effect of viral shunt mediated nutrient flux and viral direct infection on the algal process.

浮游病毒在改变水体生物地化循环、控制海洋初级生产力方面发挥着巨大作用，在淡水湖泊中也具有重要生态作用。影响浮游病毒感染和控制力的因素主要包括太阳辐射、宿主丰度、宿主生长状态、扰动、营养盐浓度等。水库作为一种介于河流和湖泊间的生态系统，人为干扰和调节会显著改变库湾水体循环模式、营养盐来源及迁移转化过程，影响支流水温分布和水体分层，改变水下光照分布模式。这些影响和改变必将影响浮游病毒的生态功能。本项目拟以三峡水库为研究对象，开展4个方面的研究：（1）水库浮游病毒丰度时空变化规律；（2）藻类病毒对水华藻类的感染率和致死率；（3）viral shunt介导的营养物循环对水华藻类生长的影响；（4）水文变化对浮游病毒介导的水华消长的影响。申请者希望通过上述4方面的研究来阐述水库生境下浮游病毒的特殊生态功能，特别是在库湾藻类水华生消过程中的作用，为解释库区水华发生机理提供新的视角和证据。

浮游病毒在改变湖泊水体生物地化循环、控制湖泊初级生产力方面发挥着巨大作用。基于水库不同于湖泊的生境特性必然会影响和改变浮游病毒生态功能的假设，本项目以武汉市东湖为参照，研究了三峡水库香溪河库湾浮游病毒的生态功能，证实了香溪河库湾浮游病毒具有不同于湖泊浮游病毒的生态特征，主要研究进展如下：.1）改进了浮游病毒介导的宿主裂解率及溶原诱导率测定方法，检测结果相较于标准方法无显著差异，但检测效率明显提高。.2）通过2年的原位监测发现香溪河库湾浮游病毒多度的季节变化过程与武汉东湖差异明显，其波动与三峡水库的调度周期吻合，表明香溪河库湾浮游病毒多度的周年变化受水文过程的驱动。.3）以T4类噬菌体为代表，通过高通量测序结合环境影响因子分析证实香溪河库湾浮游病毒与湖泊浮游病毒在群落结构组成及演替过程上存在明显差异，属于独特的进化类群。.4）通过浮游病毒介导的宿主致死率推算，浮游病毒全年能够降低香溪河库湾20.2%-50.3%的初级生产力，控制14.1%-48.1%的细菌次级生产力，在香溪河库湾初级生产力和浮游细菌次级生产力调控上起重要作用。.5）夏季水华期间密集监测结果显示浮游病毒多度与水体叶绿素a浓度极显著相关，但与浮游细菌多度没有明显相关性；水华期间浮游病毒感染能够降低香溪河库湾0%-60.36%的初级生产力和2.66%-63.05%的细菌次级生产力，在夏季水华生消过程中起到重要作用。.6）Viral shunt 介导的C、N、P营养物循环通量分别达到3.85-71.33mg/(L·d)、0.54-11.34mg/(L·d)和0.02-0.33mg/(L·d)，提高了浮游藻类可利用N、P量，可能在水华生消过程中起重要作用。.7）环境因子对香溪河库湾和武汉东湖浮游病毒多度时空分布特征的影响差异明显，香溪河库湾环境因子的影响机制更为复杂；可溶性硅酸盐可能通过影响宿主生长而对病毒多度的时空分布起到调控作用。.8）模拟条件下扰动实验结果显示中、低扰动能够显著提高浮游藻类的多度和宿主裂解率，但对浮游细菌及浮游病毒的多度影响不明显。.9）以噬藻体PP-鲍氏织线藻为研究对象，证实宿主营养限制能降低噬藻体的感染力，而宿主营养充足则刺激噬藻体感染力上升，从而预示着浮游病毒在富营养化的香溪河库湾起着重要的生态功能。