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科技日報記者 吳長鋒
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部周叢照教授課題組，從巢湖成功分離五株侵染偽魚腥藻Chao 1806的噬藻體Pam1~Pam5，揭示了Pam1~Pam5的進(jìn)化多樣性及它們在巢湖自然水體中的相對豐度，并以這五株實驗室純化的噬藻體基因組序列作為參考基因組，鑒定了10株尚未培養(yǎng)的噬藻體。相關(guān)研究成果于8月17日在線發(fā)表在《微生物群》上。
光合自養(yǎng)微生物藍(lán)藻作為地球上最重要的初級生產(chǎn)者，參與調(diào)控碳氮等物質(zhì)循環(huán)。然而隨著全球變暖以及城市化和工業(yè)化發(fā)展，水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重。全球淡水水體每年都大范圍爆發(fā)季節(jié)性藍(lán)藻水華，對周邊流域的生態(tài)環(huán)境及人畜安全造成重大危害。噬藻體是一類特異性侵染和裂解藍(lán)藻的噬菌體，是藍(lán)藻的天敵，參與調(diào)控藍(lán)藻的季節(jié)性消長，因此有望成為一種環(huán)境友好型的水華治理工具。相比于被廣泛研究的噬菌體和海洋噬藻體，迄今為止只有少數(shù)的淡水噬藻體被分離、鑒定和測序，在很大程度上限制了噬藻體的研究和應(yīng)用。
通過在水華爆發(fā)季節(jié)從巢湖采集水樣，研究人員首先從巢湖水體中分離和放大培養(yǎng)了一株偽魚腥藻Chao 1806。以此為宿主，篩選分離得到五株尾部形態(tài)各異的淡水噬藻體Pam1~Pam5。全基因組測序表明，這五株噬藻體的雙鏈DNA基因組長度在36到142 Kb之間。隨后的比較基因組學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育分析表明，Pam1~Pam5具有不同的DNA包裝機(jī)制，且在進(jìn)化上是相互獨(dú)立的。利用宏基因組學(xué)分析手段，研究人員計算了它們在巢湖南淝河口水體中的相對豐度，結(jié)果表明短尾噬藻體Pam1和Pam5占主體。研究人員進(jìn)一步以Pam1~Pam5和先前報道的其他淡水噬藻體基因組做參考基因組，從巢湖水體的宏基因組數(shù)據(jù)中聚類出10個新的尚未培養(yǎng)的淡水噬藻體重疊群。
基于上述分析，研究人員提出了一種基于現(xiàn)有宏基因組數(shù)據(jù)以及有限的實驗分離噬藻體的參考基因組的高通量鑒定新噬藻體的策略，可應(yīng)用于系統(tǒng)性挖掘未培養(yǎng)的噬菌體或病毒的完整或部分基因組。結(jié)合合成生物學(xué)手段，將體外合成的基因組轉(zhuǎn)化適當(dāng)宿主，可以得到大量新的噬藻體，大大豐富地球上已知微生物庫。
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