病毒是海洋生态系统中最丰富多样的生物体。病毒在地球化学循环和水平基因转移中起着重要的作用,而且,它们对海洋浮游生物的多样性和动力学特性也有着重要的影响。在西太平洋海域,病毒宏基因组的研究还未见全面系统的报道,特别是它们的分布和季节变化还未有详细地报道。利用宏基因组学的方法调查了北黄海三个站位四个季节的病毒多样性,以期探讨北黄海浮游病毒群落的四季变化。同时,对北黄海病毒群落基因功能进行了注释,以期探讨北黄海病毒群落的功能特征。宏基因组学研究表明,北黄海病毒宏基因组共获得239,421条组装序列(contigs),从这些组装序列中共获得474,295个开放阅读框序列(ORFs),组装的contigs序列和预测的ORFs序列与CAMERA病毒蛋白库进行比较,发现分别只有23.42%-32.34%和11.94%-18.24%的宏基因组序列与已知的病毒序列相似。其中大部分的病毒样序列属于双链DNA,有尾噬菌体目病毒。可见,在北黄海病毒群落里有尾噬菌体目病毒为优势类群,有尾噬菌体目包括肌尾病毒科、短尾病毒科和长尾病毒科,其中又以肌尾病毒最为丰富,并且肌尾病毒在夏季最丰富(40.89%),在冬季则最稀少(29.82%)。藻类DNA病毒科(Phycodnaviridae)(感染真核藻类)是北黄海宏基因组中第二大最丰富的类群。另外,在北黄海病毒宏基因组中还发现了大量的SAR11病毒序列,包括Pelagibacter phage HTVC008M, HTVCO11P, HTVC019P and HTVC010P四种病毒,其中Pelagibacter phage HTVC008M在我们的宏基因组中是最丰富的病毒,这和太平洋病毒组中最丰富的HTVCO10P有所不同,可见Pelagibacter phage HTVC008M的丰度以前被大大低估了,SAR11病毒生态学作用还有待进一步的调查。另外,藻类DNA病毒polB基因系统发生分析表明,北黄海病毒宏基因组中存在着一个新的藻类DNA病毒分支,而且这个分支还有着很高的病毒多样性,至少包含了23个新的藻类DNA病毒种。另外,噬病毒体MCP基因系统发生分析显示,北黄海宏基因组中发现了2个新的噬病毒体样序列,与卫星噬病毒体聚为一类,但它们可能有着遗传上不同的祖先。基因功能分析显示,北黄海病毒宏基因组中最有代表性的基因功能是复制,重组和修复功能,其次是能源生产和转换功能,氨基酸转运和代谢功能,细胞壁/膜生物合成功能,转录功能,信号转导机制功能。病毒宏基因组比较分析表明,病毒群落结构存在着显著的四季差异(F(3.8)=2.640, P=0.001),两两季节之间除了春季和夏季没有显著的差异外(P>0.05),其他季节都存在着显著差异。另外,北黄海病毒群落功能分布也存在着明显的四季差异(F(3,8)=7.439,P=0.029),但两两季节之间并没有显著差异(P>0.05)。研究结果表明北黄海海域有着丰富的病毒多样性和显著的群落四季变化。另外,新的病毒的发现增加了对病毒群落结构和病毒进化的认识。