论文部分内容阅读
蓝细菌是海洋环境中重要的初级生产力者,蓝细菌噬菌体对蓝细菌的侵染改变了宿主的丰度和群落结构,促进宿主间水平基因转移,从而影响着海洋生态环境中的物质循环。在噬菌体侵染宿主的过程中,蓝细菌噬菌体基因组中的辅助代谢基因(AMGs)的表达,不但能够调控宿主细胞的代谢通路,为病毒子代复制提供物质与能量,而且能够帮助宿主抵御恶劣环境、提高适应性。本论文的研究对象为中国南海蓝细菌噬菌体,通过生理学、基因组学、遗传进化和蛋白质组学分析,研究了中国南海蓝细菌(聚球藻和原绿球藻)噬菌体的基因多样性,探究宿主-病毒间的相互作用特点。本论文主要研究结果为:1.聚球藻肌尾噬菌体S-SCSM1宿主范围较广,具备跨属侵染能力。S-SCSM1基因组长度为229.08 kb,G+C含量为39.76%,共预测出293个ORF。S-SCSM1基因组中有一套保守的结构基因与DNA复制代谢基因,多样的AMG,包括碳代谢相关的六磷酸甘露糖异构酶基因(PMI)、表面膜结构合成有关的脂多糖合成基因簇(LPS)、13个20G二价铁氧化酶基因(20G)和2个质粒稳态调控基因。其中,PMI系首次在可培养蓝细菌噬菌体中发现。蓝细菌噬菌体基因组中的多拷贝20G二价铁氧化酶基因隶属于8个不同的进化类群,暗示着它们在侵染宿主过程中行使着不同的功能。另外,S-SCSM1基因组中发现的2个编码顺式调节因子的ncRNA或许在宿主光合作用与代谢活动中发挥着调节功能。S-SCSM1病毒粒子中除结构蛋白之外,还发现6个非结构蛋白,这些蛋白可能与宿主代谢调节有关。2.分离得到的10株原绿球藻噬菌体均属蓝细菌肌尾噬菌体A类群,其中,0430-25、1430-53和1430-57是A类群中的新分支。10株原绿球藻噬菌体基因组范围在119.11 kb-224.18 kb之间,GC含量为35.03%-39.35%,并且基因组中包含大量未知基因。原绿球藻噬菌体基因组中具有促进病毒侵染宿主并保护病毒遗传物质进行复制增殖的基因,包括合成促进病毒与宿主细胞膜融合的血球凝集素(HN)、抵抗宿主防御机制的抗约束蛋白(ArdA)和重金属等恶劣环境中保护遗传物质的逆转录病毒相关转座子聚合蛋白(retrovirus-related Pol polyprotein from transposon TNT 1-94)的基因。另外,原绿球藻噬菌体基因组中具有一些新的AMGs,包括首次在蓝细菌噬菌体0430-8中发现的铁-硫金属原子簇合成基因(NifU)和糖原分解代谢酶基因,在1430-46中发现的细胞极性建立相关的钙粘着蛋白基因和溶解细胞外毒素合成基因,充分体现了蓝细菌噬菌体的基因多样性。