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深海生态系统中有着丰富的病毒粒子,病毒通过影响宿主的生命活动从而参与全球生物化学循环中。通过对深海沉积物病毒宏基因组进行分析,有助于了解深海病毒的种类、丰度及其分布特点,也可以了解深海可能存在的具有感染性的病毒等信息。本论文收集不同纬度、不同深度、不同深海环境(包括海山、洋中脊、热液口、冷泉)的50个深海沉积物样本,分离沉积物中的病毒、提取病毒基因组DNA并进行全基因组扩增,然后进行病毒宏基因组分析。透射电镜观察结果显示,深海沉积物中存在形态各异的病毒。深海沉积物病毒宏基因组高通量测序,共获得1,271,381,283条read(序列),经序列拼接共得到1,293,316条contig(拼接序列),这些病毒有73,678个OTU(分类单元)。将测序结果与实验室自建的病毒数据库进行比较分析,结果表明约23%的深海沉积物病毒是已知病毒,约有77%的深海沉积物病毒为未知病毒,其中已知病毒可归属于25个科的病毒类群。在深海沉积物的已知病毒中,短尾噬菌体科是丰度最高的病毒类群,丰度排在前九位的病毒类群还包括长尾噬菌体科、多瘤病毒科、痘病毒科、微小噬菌体科、肌尾噬菌体科、线极病毒科、基因病毒科、环病毒科。结果显示,随着生态环境、深度、经纬度的变化,深海沉积物中的病毒种类、丰度及其分布发生了明显变化。COG(clusters of orthologous groups of proteins)分析结果表明,深海沉积物病毒参与转录、DNA复制、重组及修复、氨基酸转运及代谢、无机离子代谢及转运、能量产生及转化、碳水化合物装运及代谢、细胞生物膜合成、信号转导、转录后修饰、核糖体结构及核糖体生物合成等过程。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)代谢通路分析结果显示,深海沉积物病毒的功能基因参与245条代谢通路,主要是宿主次级代谢产物的生成、抗生素的生物合成、氨基酸代谢、双组份信号系统、碳代谢、嘌呤代谢、丙酮酸代谢、嘧啶代谢、原核生物的固碳途径等。深海沉积物病毒宏基因组分析发现,深海沉积物中存在疱疹病毒。因此,本论文采用疱疹病毒敏感的细胞株,从深海沉积物中分离病毒进行感染试验,结果纯化获得一株疱疹病毒D152。结果显示,疱疹病毒D152的基因组大小为125,249 bp,G+C含量约为46.3%,含有69个ORF(open reading frame,开放阅读框)。序列比较分析发现,D152与人类疱疹病毒3型具有高同源性。因此,深海中存在疱疹病毒。