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东北地理所揭示出稻田水体蓝藻病毒三种标记基因多样性及其分布特征
2016-12-22  |  作者:农田分子生态学科组  |  【  】 【打印】 【关闭

蓝藻也称蓝细菌,是地球上最古老的微生物之一,广泛分布在海洋、河流、湖泊和陆地等生态环境。蓝藻病毒是指能特异性地感染蓝藻的噬菌体,有蓝藻的地方就会有蓝藻病毒的存在。蓝藻病毒在全球水生生态系统中分布广,数量大,在调控蓝藻群落结构演替、生物地球化学循环和调节微生物个体间基因转移等方面起重要作用。故此,蓝藻病毒常被认为是一类不可忽视的战略生物资源。对蓝藻病毒遗传多样性及其结构组成的研究有助于我们更清楚地认识现有生物资源状况,明晰生物进化及其在生态系统中的作用,从而为采取更为适当的策略保护和利用现有资源提供指导。

稻田生态系统独特,在水稻生长季节长期处于渍水状态,蓝藻是稻田生态系统中重要的微生物成员,在稻田碳、氮循环中起到重要的作用。尽管稻田被公认为是研究微生物遗传多样性及其生态功能的典型环境,但对稻田病毒生态学,特别是针对稻田蓝藻病毒基因多样性的研究还非常少,对这一领域知识的了解还处于黑箱状态。

为此,东北地理所农田分子生态学科组博士研究生王新珍等人在王光华研究员指导下,采用免培养的分子生物学技术,从东北稻田水体中捕获近千条表征蓝藻病毒遗传多样性的不同分子标记基因,包括可能来源于寄主的辅助代谢光合基因psbA和磷营养调控基因phoH,以及T7型蓝藻病毒DNA合成酶基因DNA pol等。研究结果发现,稻田环境中蓝藻病毒psbA基因在系统进化树中的分布范围窄,建立了7个新的稻田蓝藻病毒psbA分布群,发现稻田环境蓝藻病毒psbA基因分布不存在地域差异。对两个辅助代谢基因研究结果建立了9个全新的稻田蓝藻病毒DNA pol基因群和4个新的蓝藻病毒phoH基因群,发现这两个分子标记基因在稻田中分布存在明显的地域差异。综合分析显示稻田环境中这三种蓝藻病毒基因分布均与湖泊环境关系近,而与海洋环境关系远。该研究结果对于揭示稻田蓝藻病毒不同分子标记基因分布特征、发现新的病毒基因资源、了解蓝藻病毒在生态系统中的分布地位等具有一定的意义。 

            

 

          图:稻田蓝藻病毒phoH基因序列与来自海洋环境phoH基因克隆序列,来自聚球藻噬

         菌体、可培养的自养细菌噬菌体、异养细菌噬菌体、自养真核生物病毒的phoH基因序

         列构建的系统进化树

相关研究结果近期发表在VirologicaSinicaFEMS Microbiology EcologyScientific Reports上。该项研究得到了国家自然科学基金(41271262, 41571246)和中国科学院战略性先导科技专项(B类)(XDB15010103)的联合资助。

论文信息:

1.       Xinzhen Wang, Ruiyong Jing, Junjie Liu,Zhenhua Yu, Jian Jin, Xiaobing Liu, Xiaojuan Wang, Guanghua Wang. (2016) Narrow distribution of cyanophagepsbA genes observed in two paddy waters of Northeast China by an incubation experiment. VirologicaSinica, 31 (2): 188–191. 

2.       Xinzhen Wang, Junjie Liu, Zhenhua Yu, Jian Jin, Xiaobing Liu, Guanghua Wang. (2016) Novel groups of cyanobacterial podovirus DNA polymerase (pol) genes exist in paddy waters in northeast China. FEMS Microbiology Ecology,DOI: 10.1093/femsec/fiw192. 

3.       Xinzhen Wang, Junjie Liu, Zhenhua Yu, Jian Jin, Xiaobing Liu, Guanghua Wang. (2016) Novel groups and unique distribution of phage phoH genes in paddy waters in northeast China. Scientific Reports, DOI: 10.1038/srep38428. 

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