南海浮游病毒分布特征研究及汕头近海噬藻体多样性研究

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浮游病毒指游离在水体中各类病毒的总称,主要包括噬菌体、噬藻体和真核藻类病毒,其在控制群落结构多样性、宿主多样性、生物地球化学循环和赤潮发生以及调控海洋生物生产量、碳循环和维持海洋生态系统稳定等方面发挥了十分重要的作用。噬藻体是一类可侵入藻类的细菌性病毒,代表着自然环境中的大部分病毒,丰度大,分布广,非常具有研究价值。目前关于噬藻体在不同环境中的具体分布情况尚未完全清楚。研究不同环境、不同海域中浮游病毒丰度分布规律及遗传多样性,有助于探究浮游病毒的生态学地位和进化史,同时也为进一步分析生物群落结构变化规律奠定基础以及环境评价等提供理论依据及数据参考。  本文研究主要包括两个部分:第一部分是采用流式细胞仪技术(FCM)分析了南海海域浮游病毒和异养细菌的丰度及其与环境因子间的相关性;第二部分则是分别运用FCM分析了汕头近海浮游病毒丰度的昼夜变化规律以及采用PCR-DGGE技术,对汕头近海海域噬藻体g20基因的遗传多样性进行了初步的探究,结果如下:  南海海域表层水域夏季浮游病毒的丰度范围在7.07×105个/mL~1.35×107个/mL之间,平均值5.55×106个/mL;异养细菌的丰度2.99×104个/mL~2.06×106个/mL,平均值4.01×105个/mL。水平分布上,浮游病毒的分布和异养细菌的分布趋势相似,其丰度变化趋势是由近海的珠江口流域往外海逐渐递减,但是在南海东部的黄岩岛海域,丰度又逐渐升高。垂直分布上,浮游病毒、异养细菌丰度的最大值和最小值均出现在表层和底层,且随着水深的递增,二者丰度均呈递减趋势。相关性分析表明,南海海域浮游病毒的丰度与异养细菌丰度、温度(<20℃)、Virus-Bacteria-Ratio以及电导率均呈极显著性正相关(P<0.05),与压力和盐度呈极显著性负相关(P<0.05),与温度(>20℃)无相关性;异养细菌与温度(<20℃)和电导率呈极显著性正相关(P<0.05),与 VBR、盐度和压力呈极显著性负相关(P<0.05),与温度(>20℃)无相关性。VBR与电导率呈显著性正相关,与盐度呈显著性负相关,与温度、压力无相关性。另外浮游病毒丰度与异养细菌和VBR显著正相关,这也说明了异养细菌的裂解释放是南海海域浮游病毒的主要来源。  本文是在课题组对噬藻体研究的基础上,首先运用FCM技术分析探讨了汕头近海浮游病毒和异养细菌丰度的昼夜变化趋势,结果显示,浮游病毒和异养细菌丰度一直处于动态变化中,二者昼夜变化之间是显著正相关关系,浮游病毒的丰度在异养细菌丰度升高或降低以后才上升或下降,即浮游病毒丰度随着异养细菌丰度的变化而呈现规律性变化。采用PCR-DGGE的技术手段,对汕头近海海域噬藻体g20基因的遗传多样性进行初步探究的结果显示,汕头近海的三个站位共获得了18个OTUs(operational taxonomic units)。具体分布是濠江3个,牛田洋9个,汕头港6个,其中牛田洋和汕头港有一个完全相同的OUT。获得的18个OUTs在氨基酸水平的相似性比较,相似性在59.4%-98.8%之间。而且18条g20基因的氨基酸序列与NCBI上的相似序列对比,其相似率在76%-99%。汕头海域获得的18条不同g20基因型翻译的衣壳蛋白的氨基酸序列比对结果显示氨基酸序列中有两个比较保守的区域CV-1(conserved region-1)和CV-2(conserved region-2)以及一个可变区域VR-1(variable region-1),可变区域使得大量的遗传突变和基因漂移得以发生,使得多样性十分丰富。系统进化分析结果显示,18个OTUs分布在四个不同的簇群中,每个簇群都有不同的进化史。这些结果均表明了汕头近海海域噬藻体的多样性十分丰富。
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