李文均團隊揭示了自然環境中病毒群落輔助代謝基因組成的驅動因子

病毒編碼的輔助代謝基因 (Auxiliary metabolic gene，AMG)

是調節宿主細胞代謝和微生物驅動的生物地球化學迴圈的重要工具。儘管 AMG 的功能已在許多環境中得到廣泛報道，但我們對自然環境中塑造病毒AMG 組成的驅動因素仍然知之甚少。探索病毒群落尺度下 AMG 組成的驅動因素對我們更深入地理解病毒、宿主和環境三者間複雜的相互作用是至關重要的。

近期，

中山大學生命科學學院李文均教授團隊

以珠江河口為研究物件，綜合利用宏基因組和宏轉錄組分析揭示了不同的病毒生活方式（裂解型和溫和型）、生境（水體、顆粒物和沉積物）和原核微生物宿主種類對病毒群落尺度下 AMG 組成的影響。美格基因有幸在此研究中提供了高通量測序服務。

研究詳情

研究發現，病毒的生活方式是影響AMG組成的最重要的驅動因素，其次是生境和宿主種類。具體而言，不管在什麼生境中，與溫和型病毒群落相比，裂解型病毒群落編碼的AMGs都具有更高的多樣性。同時，裂解型病毒傾向於編碼可以促進病毒後代繁殖的AMGs，如與伴侶蛋白合成、訊號蛋白和脂質代謝相關的基因。而溫和型病毒則傾向於編碼有利於提高宿主生存能力的AMGs，如原核生物防禦系統、雙組分系統和致病基因等（圖1）。該結果在全球海洋病毒資料集（GOV 2。0）中得到進一步驗證。此外，裂解型和溫和型病毒群落傾向於透過 AMGs 以不同的途徑介導微生物驅動的生物地球化學迴圈，尤其是氮迴圈（圖2）。這些現象可能與不同生活方式的病毒具有不同的進化背景有關。當聚焦於特定生活方式的病毒時，研究發現裂解型病毒和溫和型病毒編碼的AMGs均具有明顯的生境依賴性和宿主特異性（圖3， 4）。

圖1 裂解型和溫和型病毒基因組特性和 AMG 功能組成的比較

圖2不同生活方式（a 裂解型；b 溫和型）的病毒群落透過AMGs調控宿主細胞代謝的概念圖

圖3 三種生境（FL： 水體； PA： 顆粒物； SE： 沉積物）中病毒AMG功能的富集情況

圖4 侵染不同宿主（目水平）的病毒群落中AMG功能的組成

該研究首次系統地揭示了病毒群落尺度下 AMG 組成的驅動因素，並從 AMG 的角度進一步擴充套件了我們對裂解型病毒和溫和型病毒與其宿主間不同互作模式的認識，這為我們深入理解自然生態系統中“病毒-宿主-環境”間的互作提供了重要資訊。

該研究成果以

“Viral community-wide auxiliary metabolic genes differ by lifestyles, habitats, and hosts”

為題發表於國際知名學術期刊

Microbiome

。

中大生科院博士生羅曉晴和博士後李佳嶺為本論文共同第一作者，生科院李文均教授和生態學院王攀登特聘副研究員為共同通訊作者，中山大學為該成果的第一完成單位。該研究工作得到國家自然科學基金、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）創新團隊專案等資金的支援。