红树林和海山沉积物病毒多样性及其潜在的生态意义研究
发布时间：2021-06-22 11:32
病毒是地球上丰度最高的“生物”类群,它们广泛地存在于所有已知的生境中。海洋生态系统中病毒的丰度大约是海洋原核生物的10倍。因其巨大的丰度和基因多样性,病毒在海洋生态系统中发挥着非常重要的调控作用。本文从浅海（红树林）和深海（海山）两个生境入手,针对未培养病毒（利用宏基因组测序的分析方法）及可培养病毒（利用噬菌体分离培养的分析方法）两方面进行海洋病毒多样性、地理分布及其潜在生态功能的研究。（1）红树林是地球上生产力最高的生态系统之一,发挥重要的生态功能。作为碳储存量最丰富的生物群落,红树林占陆地向海洋输入碳总量的11%。之前的研究主要侧重于红树林中的动物群落、植物群落和细菌群落,对红树林生态系统中病毒的群落结构、遗传多样性及其发挥的生态作用知之甚少。本研究从三种不同红树林生境（即海湾、河流和港口）沉积物样品中分离纯化病毒粒子,并利用病毒宏基因组学的方法对病毒DNA进行了深入的测序和分析。比对结果显示,红树林沉积物病毒在很大程度上是未知的。主要病毒类群的系统发育分析显示,不同生境红树林病毒序列具有广泛的多样性并出现了以前未知的病毒分支,这表明不同区域红树林病毒可能具有共同的遗传特征。病毒基...
【文章来源】：自然资源部第三海洋研究所福建省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
病毒分类建议概述Fig.1.1Summaryoftheproposedvirustaxonomy
第一章前言5地适应环境[40]。其次，病毒裂解宿主时病毒基因组可能会携带部分宿主基因，再感染新的宿主就会产生转导现象；在裂解过程中还会释放出大量宿主基因片段，其他宿主会从周围介质中吸收这些基因片段，这就是细菌间进行遗传物质转移的另一种常见形式——转化[41]。病毒通过水平基因转移不仅能提高宿主多样性，还会影响宿主的进化过程。最后，在病毒和细菌长期相互作用的过程中，为了抵抗病毒的侵染，细菌往往会发生抗性突变，所以病毒能够影响甚至改变细菌的进化过程和方向[42]。更有趣的是，研究发现这些抗性突变菌株能够和野生型菌株和平共存[43]，这种现象也进一步证明病毒能够提高微生物群落的多样性。Koskella等人指出，研究细菌和感染细菌的噬菌体的相互作用过程及其进化方向，对于理解微生物多样性、微生物群落结构及其发挥的生态系统功能至关重要[44]。1.1.3.3影响食物链物质流向，参与物质和能量循环病毒能够裂解宿主释放胞内有机物，促进颗粒有机物（POM）向可溶性有机物（DOM）转变，影响微食物环的碳流、氮流和磷流[45]。研究发现，在海洋生态系统中，病毒裂解产生的DOM能够被异养原核生物利用，这一过程将降低海洋食物链中营养物质和能量流向到更高营养级的效率（如图1.2[10]），最终影响到全球生态系统的物质和能量循环。图1.2病毒是生物地球化学循环的催化剂Fig.1.2Virusesarecatalystsforbiogeochemicalcycling资料来源：SuttleCA.Virusesinthesea.Nature,2005.
第一章前言6研究指出，全球底栖病毒每年裂解释放的有机碳约为3.7-5.0×107吨，是深海生态系统中不稳定有机物的重要来源[46]。据估计，在深度大于1000m时，海洋病毒裂解释放出的有机物分别相当于有机碳、氮、磷通量的3±1%、6±2%和12±3%[46]。这表明，病毒在深海生态系统的物质循环过程中发挥重要作用。1.1.3.4调控宿主代谢活性，影响全球生物地球化学循环微生物驱动着全球生物地球化学循环过程，而病毒可以通过编码辅助代谢基因（Auxiliarymetabolicgenes,AMGs）调控微生物的代谢活性，从而影响微生物驱动的生物地球化学循环过程。病毒需要依赖宿主的代谢过程，为其复制和增殖提供必要的DNA、蛋白、脂类等组分。所以病毒往往会通过编码AMGs对宿主的代谢进行精细操控，为自身复制和增殖提供所需的能量以及分子组分[47,48]。图1.3病毒对宿主的代谢调控机制Fig.1.3Regulationmechanismofvirusonhostmetabolism资料来源：Rosenwasser,etal.Virocellmetabolism:metabolicinnovationsduringhost-virusinteractionsintheocean.TrendsinMicrobiology,2016.
【参考文献】：
期刊论文
[1]红树林 中国海岸的“两栖植物”[J]. 廖宝文. 森林与人类. 2019(03)
[2]中国红树林生态系统保护空缺分析[J]. 卢元平,徐卫华,张志明,张路,谢世林,张晶晶,范馨悦,欧阳志云. 生态学报. 2019(02)
[3]大洋里的“山脉”[J]. 陈雨. 知识就是力量. 2018(07)
[4]大洋海山及其生态环境特征研究进展[J]. 马骏,宋金明,李学刚,李宁,王启栋. 海洋科学. 2018(06)
[5]中国红树林保育的若干重要问题[J]. 范航清,王文卿. 厦门大学学报(自然科学版). 2017(03)
[6]海山微生物多样性研究进展[J]. 刘杰,孙雅雯,郭昱东,张德超. 海洋科学. 2017(01)
[7]海南红树林植物资源现状及其保护策略[J]. 辛欣,宋希强,雷金睿,方赞山,孟千万. 热带生物学报. 2016(04)
[8]高盐环境可培养细菌噬菌体的研究进展[J]. 傅超群,白萌,王永霞,李治滢,赖泳红,肖炜,崔晓龙. 微生物学通报. 2017(04)
[9]Genomic and enzymatic evidence for acetogenesis among multiple lineages of the archaeal phylum Bathyarchaeota widespread in marine sediments[J]. Science Foundation in China. 2016(03)
[10]中国红树林湿地资源、保护现状和主要威胁[J]. 但新球,廖宝文,吴照柏,吴后建,鲍达明,但维宇,刘世好. 生态环境学报. 2016(07)
硕士论文
[1]4株海洋噬菌体的分离纯化及其生物学特性的研究[D]. 陈澄.华南理工大学 2015
本文编号：3242761
【文章来源】：自然资源部第三海洋研究所福建省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
病毒分类建议概述Fig.1.1Summaryoftheproposedvirustaxonomy
第一章前言5地适应环境[40]。其次，病毒裂解宿主时病毒基因组可能会携带部分宿主基因，再感染新的宿主就会产生转导现象；在裂解过程中还会释放出大量宿主基因片段，其他宿主会从周围介质中吸收这些基因片段，这就是细菌间进行遗传物质转移的另一种常见形式——转化[41]。病毒通过水平基因转移不仅能提高宿主多样性，还会影响宿主的进化过程。最后，在病毒和细菌长期相互作用的过程中，为了抵抗病毒的侵染，细菌往往会发生抗性突变，所以病毒能够影响甚至改变细菌的进化过程和方向[42]。更有趣的是，研究发现这些抗性突变菌株能够和野生型菌株和平共存[43]，这种现象也进一步证明病毒能够提高微生物群落的多样性。Koskella等人指出，研究细菌和感染细菌的噬菌体的相互作用过程及其进化方向，对于理解微生物多样性、微生物群落结构及其发挥的生态系统功能至关重要[44]。1.1.3.3影响食物链物质流向，参与物质和能量循环病毒能够裂解宿主释放胞内有机物，促进颗粒有机物（POM）向可溶性有机物（DOM）转变，影响微食物环的碳流、氮流和磷流[45]。研究发现，在海洋生态系统中，病毒裂解产生的DOM能够被异养原核生物利用，这一过程将降低海洋食物链中营养物质和能量流向到更高营养级的效率（如图1.2[10]），最终影响到全球生态系统的物质和能量循环。图1.2病毒是生物地球化学循环的催化剂Fig.1.2Virusesarecatalystsforbiogeochemicalcycling资料来源：SuttleCA.Virusesinthesea.Nature,2005.
第一章前言6研究指出，全球底栖病毒每年裂解释放的有机碳约为3.7-5.0×107吨，是深海生态系统中不稳定有机物的重要来源[46]。据估计，在深度大于1000m时，海洋病毒裂解释放出的有机物分别相当于有机碳、氮、磷通量的3±1%、6±2%和12±3%[46]。这表明，病毒在深海生态系统的物质循环过程中发挥重要作用。1.1.3.4调控宿主代谢活性，影响全球生物地球化学循环微生物驱动着全球生物地球化学循环过程，而病毒可以通过编码辅助代谢基因（Auxiliarymetabolicgenes,AMGs）调控微生物的代谢活性，从而影响微生物驱动的生物地球化学循环过程。病毒需要依赖宿主的代谢过程，为其复制和增殖提供必要的DNA、蛋白、脂类等组分。所以病毒往往会通过编码AMGs对宿主的代谢进行精细操控，为自身复制和增殖提供所需的能量以及分子组分[47,48]。图1.3病毒对宿主的代谢调控机制Fig.1.3Regulationmechanismofvirusonhostmetabolism资料来源：Rosenwasser,etal.Virocellmetabolism:metabolicinnovationsduringhost-virusinteractionsintheocean.TrendsinMicrobiology,2016.
【参考文献】：
期刊论文
[1]红树林 中国海岸的“两栖植物”[J]. 廖宝文. 森林与人类. 2019(03)
[2]中国红树林生态系统保护空缺分析[J]. 卢元平,徐卫华,张志明,张路,谢世林,张晶晶,范馨悦,欧阳志云. 生态学报. 2019(02)
[3]大洋里的“山脉”[J]. 陈雨. 知识就是力量. 2018(07)
[4]大洋海山及其生态环境特征研究进展[J]. 马骏,宋金明,李学刚,李宁,王启栋. 海洋科学. 2018(06)
[5]中国红树林保育的若干重要问题[J]. 范航清,王文卿. 厦门大学学报(自然科学版). 2017(03)
[6]海山微生物多样性研究进展[J]. 刘杰,孙雅雯,郭昱东,张德超. 海洋科学. 2017(01)
[7]海南红树林植物资源现状及其保护策略[J]. 辛欣,宋希强,雷金睿,方赞山,孟千万. 热带生物学报. 2016(04)
[8]高盐环境可培养细菌噬菌体的研究进展[J]. 傅超群,白萌,王永霞,李治滢,赖泳红,肖炜,崔晓龙. 微生物学通报. 2017(04)
[9]Genomic and enzymatic evidence for acetogenesis among multiple lineages of the archaeal phylum Bathyarchaeota widespread in marine sediments[J]. Science Foundation in China. 2016(03)
[10]中国红树林湿地资源、保护现状和主要威胁[J]. 但新球,廖宝文,吴照柏,吴后建,鲍达明,但维宇,刘世好. 生态环境学报. 2016(07)
硕士论文
[1]4株海洋噬菌体的分离纯化及其生物学特性的研究[D]. 陈澄.华南理工大学 2015
本文编号：3242761
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3242761.html
