北黄海浮游病毒多样性及其与宿主、环境因子的关系

浮游病毒是海洋生态系统中数量最庞大的生物体,在生物地球化学循环中起着重要作用,可以影响微食物环中的C、N流，调节水体中微生物群落结构，介导微生物之间的基因转移。北黄海具有特殊的地理位置和独特的海洋生态系统，本课题拟通过宏基因组技术，研究北黄海浮游病毒群落结构的特点及其基因多样性，分析基因功能，探讨该海域微型生物的主要代谢途径。通过分析海域内养殖区域、鸭绿江入海口、黄渤海交界水域、冷水团、暖流流经水域、近岸沉积物表层浮游病毒基因多样性、宿主及环境因子的差异，确定病毒多样性的影响因素，探讨养殖等人类活动对病毒群落结构所产生的影响。本研究结果将有助于揭示北黄海微型生物生态的特点，为海洋环境预警、环境评价及修复提供依据。

浮游病毒是海洋生态系统中数量最庞大的生物体，在生物地球化学循环中起着重要作用，可以影响微食物环中的C、N流，调节水体中微生物群落结构，介导微生物之间的基因转移[1-3]。北黄海具有特殊的地理位置和独特的海洋生态系统，本课题利用流式细胞仪研究发现北黄海浮游病毒丰度在9.53×104 ~ 2.74×107个/ ml 之间，浮游病毒峰值出现在秋季，且夏、秋季丰度显著高于春、冬季（P＜0.01），水平分布上不同季节在不同地点病毒丰度分布不同，垂直分布上除夏季表层高于底层外，其他季节浮游病毒丰度在垂直分布上并无显著的差异。浮游病毒丰度与其宿主相关性分析显示：春季和秋季，浮游病毒丰度与异养细菌丰度呈显著正相关；夏季，浮游病毒丰度与主要宿主相关性不显著；冬季，浮游病毒丰度与与异养细菌丰度呈显著正相关，与聚球藻丰度呈显著负相关。浮游病毒丰度与环境因子相关性分析显示：春季，浮游病毒与硝酸盐、亚硝酸盐以及磷酸盐呈显著的正相关，与Chla呈显著的负相关；夏季，浮游病毒与硅酸盐、磷酸盐呈显著正相关；秋季，浮游病毒与溶解氧、亚硝酸盐呈显著正相关；冬季，浮游病毒与硅酸盐呈显著正相关。分析推断得出环境因子对浮游病毒的影响可能是通过影响病毒宿主生长或影响病毒生存状态来实现的。在渤海养殖区，浮游病毒丰度在2.5×105 ~ 2.17×106个/ml之间，浮游病毒丰度与其宿主和环境因子相关性分析显示：春季，浮游病毒丰度与温度呈显著正相关；夏季，浮游病毒丰度与微微型真核浮游植物丰度呈显著负相关；秋季，浮游病毒丰度与聚球藻丰度呈显著负相关；冬季，浮游病毒丰度与磷酸盐、温度呈显著负相关。北黄海浮游病毒宏基因组学研究共获得10322个病毒序列，其中肌尾噬菌体科病毒序列占总病毒序列的24.54%，短尾噬菌体科病毒序列占12.76%，长尾噬菌体科病毒序列占14.76%，藻类DNA病毒科病毒序列占4.66%。KEGG基因功能注释显示病毒基因最主要的功能为复制和修复及核苷酸代谢功能。非养殖区与养殖区研究对比表明，浮游病毒对养殖区群落结构调控起到重要的作用，同时，病毒的群落结构也受到宿主等环境因子的影响；人类养殖活动等对超微型生物群落结构及超微型生物的生态位产生了较大的影响。本研究将有助于揭示北黄海微型生物生态的特点，为海洋环境预警、环境评价及修复提供依据。