噬菌体在海洋碳储库中作用机制研究

噬菌体是海洋病毒的主体组分，其对细菌细胞的裂解导致有机碳从颗粒态到溶解态的转化，改变了海洋碳流途径，减少了向上层营养级的碳的输送、并最终减少渔业生产力。新近我们对噬菌体生态作用的研究表明，噬菌体的裂解作用具有重要的碳分馏和储碳效应：在噬菌体裂解宿主形成溶解有机碳时，一部分产物可被微生物再利用，而另一部分产物则具有惰性特征，可长期残留水中，起到了储碳作用，构成了"海洋微型生物碳泵"的一个重要机制。"海洋微型生物碳泵"是我们先期提出的一个理论框架，国际海洋科学委员会（SCOR）为此专门设立"海洋微型生物碳泵"科学工作组（SCOR-WG134），为本项目顺利实施提供了保障，本项目拟在该理论框架下，深入研究噬菌体对细菌的裂解过程、影响因素、裂解产物的代表组分、活性/惰性等关键问题，通过室内实验与典型海区调查结合，阐释噬菌体裂解对海洋碳分馏和储碳作用的过程与机制，为海洋碳循环研究提供新的参数和认识。

海洋病毒（大部分为噬菌体）的裂解行为不仅影响了宿主的生态特性，也导致有机碳从颗粒态到溶解态的转化，改变了海洋碳流途径，具有重要的碳分馏和储碳效应。在“海洋微型生物碳泵”理论框架内，项目组对我国典型海区病毒的丰度、生产力等生态特性进行了系统研究，在国际上首次使用相同技术（流式细胞术）对大洋病毒丰度以及病毒：宿主比进行了调查，首次在西太平洋海区对深海病毒生产力进行了研究，并利用分子生态学技术对代表性海洋病毒多样性进行了研究；分离建立了典型海洋功能细菌类群的噬菌体-宿主体系并在基因组和蛋白组水平上研究了二者之间的相互作用；在我国典型海区通过培养实验评估了病毒对宿主生态特性和溶解有机碳库在质和量上的影响。本项目的研究完善了海洋微型生物碳泵理论中病毒介导的海洋碳循环过程和机制，有助于人们对海洋病毒生态和生物地球化学意义的认识。