近日，EON体育4平台蹇華嘩研究員帶領的深海病毒研究組（DVRT）於國際權威期刊《Nature Communications》發表了題為“A systematic analysis of marine lysogens and proviruses”的研究論文🈷️。博士生弋伊為論文的第一作者，蹇華嘩研究員為通訊作者，肖湘教授為本課題研究提供了重要幫助。該研究同時得到了深部生命國際研究中心（IC-DLI）團隊的支持。

病毒是地球上豐度最高的生命體👩‍🎓，而全球超過90%的病毒存在於海洋之中，發揮著重要的生態功能。不同於僅具有裂解周期的烈性病毒，溫和病毒通常可將自身遺傳物質整合於宿主基因組上（這些宿主被稱為溶原微生物），並同時具有裂解和溶原兩種生命周期🤷🏻💃。以往的海洋病毒研究多偏向於烈性病毒♒️🧑🏽‍🍳，而對溫和病毒的關註較少🥶。近年來多種證據提示溫和病毒和溶原現象在海洋環境中普遍存在🤱🏿。然而，這些證據都來自小樣本量的分析✊，目前對海洋溫和病毒多樣性及分布規律的系統性評估仍然缺乏，這極大地限製了EON体育4平台對海洋病毒的整體認知。在這項工作中，研究人員構建了海洋原核微生物基因組數據集（MPGD）和海洋溫和病毒基因組數據集（MTVGD）♏️，它們分別包含了12080個海洋原核生物和12918個溫和病毒基因組，覆蓋了全球主要的海洋區域（太平洋、大西洋🧑‍🔬、印度洋等）、縱向深度（0-11094米）和水體/沉積物兩大環境類型（圖1）。

基於這兩個數據集，研究人員發現溶原微生物在全球海洋中廣泛分布，總覆蓋率為40.4%。溶原現象在大量海洋微生物類群中廣泛存在，其中細菌的溶原率顯著高於古菌👩‍🎨🪫。溶原覆蓋率在水體環境中隨著水深的增加而增加，在深海（深度≥1000米）水體中可達到52.8%🙋🏿‍♂️；而在海洋沉積物環境中則基本穩定🚟，維持在46.1-48.7%之間7️⃣。系統性分析顯示，海洋溶原與非溶原微生物的分化是廣泛且顯著的👨‍👨‍👧，它們具有差異顯著的基因組與生活史特征：溶原微生物往往顯示更大的基因組大小、更低的蛋白編碼密度、更高的GC含量和更快的潛在生長速率🧑🏼‍⚕️。

圖1. 海洋原核生物基因組數據集 (MPGD) 和溫和病毒基因組數據集（MTVGD）的構建及海洋溶原微生物的分布概覽

研究人員通過溫和病毒-宿主相互作用網絡鑒定了海洋中潛在重要溫和病毒類群（tVC），其中包括369個具有跨屬侵染能力的tVC♻，為今後的溫和病毒分離、鑒定工作提供了重要的數據支撐（圖2）。進一步地，研究人員通過輔助代謝基因鑒定、整合位點分析、病毒-宿主適配性計算等多種手段全面揭示了海洋溫和病毒對海洋微生物的基因組演化🏇🏽、代謝重塑和生態功能等多方面的潛在影響。為更深入地揭示海洋溫和病毒的功能，研究人員還利用代表性的深海病毒-宿主系統，通過基因敲除、切離頻率檢測、轉錄組測序等實驗證實了海洋溫和病毒是活躍的並能顯著影響宿主多種重要功能，包括同化硫酸鹽還原、III型分泌系統🤵🏿‍♀️、運動性等相關基因的表達。

圖2. 海洋溫和病毒的分布及與原核微生物宿主的相互作用網絡

這項工作為海洋病毒研究提供了重要的基礎數據集，顯著地促進了EON体育4平台對海洋溶原微生物及溫和病毒的整體認知🧔🏿‍♂️，揭示了溫和病毒在海洋生物地球化學循環中的潛在生態功能，填補了海洋病毒知識體系中的薄弱環節。

該研究得到了國家自然科學基金（42176095, 41921006）🤹‍♂️、國家重點研發計劃項目（2021YFF0501302）🏌🏼‍♂️🦊、EON体育4深藍計劃（SL2021PT201）🖖🏻🛎、海南省科技計劃三亞崖州灣科技城自然科學基金聯合項目（2021JJLH0057）等項目的資助。

蹇華嘩研究組的工作聚焦於典型深海環境中的重要病毒類群🫄🏽，致力於對深海病毒的生命特征、誘導調控機製、與宿主的相互作用關系、生態學功能、演化歷史等多個方面進行全面深入的探索🤸🏼‍♂️。課題組長期招聘博士後人員，熱忱歡迎有誌青年的加入。

文章鏈接⛲️：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41699-4