近日，国际期刊Environmental Research刊发了海洋关键材料重点实验室在微生物腐蚀领域的最新研究成果，揭示海洋腐蚀生物膜中病毒多样性及其对材料腐蚀的潜在影响。
微生物腐蚀是材料受附着生物膜中微生物群落及其代谢活动而影响的腐蚀破坏现象。病毒是海洋生态系统中广泛存在的微生物，但目前关于微生物腐蚀的研究大多集中于细菌、古菌、真菌等微生物，病毒对微生物腐蚀贡献的研究仍处于空白。
研究团队采用生物信息学的方法分析了来自八种不同材料生物膜中的53个宏基因组，发现了材料表面生物膜中病毒的多样性及其与细菌等腐蚀微生物的潜在相互关系。存在于生物膜中的病毒主要为Caudoviricetes纲，此外还存在多个潜在的新颖病毒类群。宿主分析结果表明病毒可能会感染多种腐蚀相关的微生物，包括硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌和铁氧化菌，病毒携带的辅助代谢基因可能通过促进这些腐蚀微生物的代谢尤其是硫酸盐还原、硝酸盐还原及铁氧化等过程影响腐蚀，甚至可能通过水平基因转移增强宿主对金属和抗生素的抗性。
该研究首次将病毒纳入到海洋微生物腐蚀体系中，指出病毒在腐蚀生物膜的潜在作用，为深入理解微生物之间的相互作用关系及其共同影响下的材料腐蚀过程提供了新思路，为海洋工程材料防护技术创新和微生物腐蚀检监测技术发展提供了新视角。
Caudoviricetes纲病毒的系统发育树
（a来自不同材料的97个vOTUs构建的系统发育树。b来自不同材料和NCBI中能够注释到科水平的Caudoviricetes纲参考序列构建的系统发育树）
病毒辅助代谢基因对硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌和铁氧化菌三类腐蚀微生物的影响
海洋关键材料重点实验室硕士生李程鹏为论文第一作者，中国科学院海洋研究所张瑞永研究员和自然资源部第三海洋研究所董西洋研究员为共同通讯作者。共同作者包括中国科学院海洋研究所张一梦、江淑晴，自然资源部第三海洋研究所彭用一、韩迎春，厦门大学史文卿。研究得到了国家自然科学基金等项目资助。
论文信息：
Chengpeng Li, Yimeng Zhang, Wenqing Shi, Yongyi Peng, Yingchun Han, Shuqing Jiang, Xiyang Dong*, Ruiyong Zhang*,
Viral diversity within marine biofilms and interactions with corrosive microbes, Environmental Research, Volume 263, Part 1, 2024, https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119991.
作者简介：
李程鹏，中国科学院大学/中国科学院海洋研究所硕士研究生。主要研究方向为海洋微生物腐蚀与防护，聚焦病毒影响下材料微生物腐蚀的机理及防控。
张一梦，博士，中国科学院海洋研究所助理研究员，博士毕业于中国科学院大学/中国科学院海洋研究所。主要研究方向为微生物腐蚀与防护，聚焦腐蚀微生物组学及金属材料的微生物腐蚀机理研究。累计发表SCI论文20余篇；主持国家自然科学基金青年基金项目、山东省自然科学基金青年基金项目、中国博士后科学基金面上项目（一等资助）等项目。
张瑞永，中国科学院海洋研究所研究员，博士生导师，入选国家引才计划青年项目（2021）和首届“海洋强国青年科学家”（2023），主要从事海洋（深海）微生物腐蚀和生物冶金及矿化研究，作为负责人承担了国家基金委、欧盟“地平线2020”计划“原位深地生物浸出”项目课题、中国科学院青年引才计划等重要科研项目。在海洋（深海）微生物腐蚀、附着古菌的铁硫氧化代谢机制及深地高压环境模拟等方面有创新成果，在Nature、Advanced Science、npj Materials Degradation、Minerals Engineering等高水平期刊发表论文80余篇，其中，第一/通讯（含共同）作者论文40余篇。任国际生物湿法冶金大会（IBS）学术委员、欧盟科技合作组织（COST）“微生物腐蚀行动计划”工作组专家、中国海洋湖沼学会海洋腐蚀与污损专业委员会秘书长、中南大学兼职教授、亚美尼亚科学院生物技术中心兼职PI，曾获欧洲微生物联合会青年科学家会议奖（2014）、青岛市科学技术奖一等奖（2021）、山东省腐蚀与防护学会青年创新人才奖（2022）、Frontiers in Microbiology杰出副主编（2023）。
