近日，山东大学海洋研究院碳汇团队屠奇超教授团队在Nature Communications上发表了题为“Biodiversity of mudflat intertidal viromes along the Chinese coasts”的研究论文。研究揭示了中国滩涂潮间带中病毒群落的多样性、功能潜力及其生态学驱动机制。海洋研究院博士研究生纪孟志为该论文第一作者，屠奇超教授为通讯作者。
病毒栖息在几乎所有环境中，通过裂解影响宿主微生物群落的组成。此外，病毒还可以通过编码辅助代谢基因对宿主代谢进行重编程，并通过释放宿主营养物质调节微生物动态，进而影响元素生物地球化学循环。然而，我们对地球生物圈中庞大的病毒世界的认知仍然非常有限，尤其是对复杂生态系统中病毒多样性与功能潜力的了解。滩涂潮间带位于海洋与陆地的交错区，是最广泛的沿海生态系统之一。潮汐摆动导致潮间带沉积物在有氧和缺氧/亚缺氧条件之间频繁切换，对其中的微生物生存施加了重大环境压力。为此，潮间带微生物发展出了灵活多样的适应策略（如调整竞争和共生关系）。动态的环境条件和宿主微生物群落预计会在很大程度上影响病毒群落。同样，病毒也可以通过其独特的生活策略驱动宿主的种群和进化多样性。因此，潮间带是探索病毒-宿主生态和共进化模式的有利栖息地。然而，目前潮间带研究中有限的病毒基因组数据集阻碍了我们对病毒多样性（包括分类学和功能学）的全面了解。
图1 采样位点及滩涂病毒与微生物多样性组成
图2 潮间带病毒编码的辅助代谢基因及其调控机制
该研究针对中国沿海12个滩涂样地进行大规模采样，采样位点覆盖了三亚到丹东，基于宏基因组测序与生物信息学方法构建了潮间带病毒基因组数据集，并结合生态模型和统计方法来探究病毒及其宿主多样性的驱动机制。结果表明，潮间带中具有高度的病毒多样性，预计会感染多个细菌与古细菌谱系，且存在丰富的巨病毒（NCLDV）与噬病毒体（virophage）。潮间带病毒编码了多样且重要的辅助代谢基因，影响氮硫磷及甲烷循环过程。此外，这些代谢基因与宿主微生物存在广泛的水平基因转移。感染原核生物的病毒（噬菌体）与其宿主之间存在丰度亚线性关系：低丰度宿主微生物样本中，病毒丰度随宿主丰度增加呈线性增加；高丰度宿主微生物样本中，病毒对宿主的感染比率随宿主丰度的增加而减少，揭示了潮间带中独特的病毒感染模式，为病毒-宿主的共进化军备竞赛提供了有价值的视角。此外，病毒与宿主微生物共享类似的典型生物地理学模式，包括纬度梯度模式（LDG）与距离衰减模式（DDR）。潮间带病毒的群落组装被确定性过程主导，多个环境因子（包括溶解有机物分子DOM）显著驱动了其群落组成与生态模式。
本研究加深了对我国滩涂潮间带病毒多样性及其驱动机制的理解，也是对复杂生态系统中病毒-宿主微生物相互作用的进化与生态模式的补充。该研究得到了国家重点研发计划“中国典型海区碳指纹与碳足迹标识体系理论和应用研究”、国家自然科学基金、山东省泰山学者青年专家等项目的支持和资助，并为“海洋负排放国际大科学计划（ONCE）”作出贡献。
原文信息
Ji, M., Zhou, J., Li, Y. et al. Biodiversity of mudflat intertidal viromes along the Chinese coasts. Nat Commun 15, 8611 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52996-x
（本文转自山大视点网站）
