海洋病毒—宿主相互关系的日周期、潮汐周期变化

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病毒作为海洋中丰度最高的生命粒子,在海洋微食物环中起着非常重要的生态作用。病毒同宿主相互关系的改变,会引起病毒裂解性侵染、溶源性侵染和降解率的动态变化,直接影响到海洋生态系统的物质循环和能量流动。因此病毒被认为是全球生物地球化学循环过程中的纳米级驱动者。但是目前关于病毒-宿主相互关系在日周期和潮汐周期等短时间尺度上动态变化的认识还很局限。本论文在南中国海和厦门九龙江河口分别进行了日周期和潮汐周期的时间序列研究,分析了这两个时间尺度上病毒侵染和降解及其相关环境和生物因素的动态变化过程。主要研究结果包括以下两方面:在南中国海,病毒的侵染和降解在真光层以下没有明显的日周期变化,但在表层和次表层都具有显著的日周期变化规律。表层的病毒裂解性侵染呈现白天低晚上高的趋势。外海SEATS站和近海J4站表层都是在02:00达到裂解性病毒侵染率的最高值(分别为4.59%和10.46%),并且SEATS站表层在14:00具有最低值;而裂解性病毒侵染率在SEATS站次表层呈现晚上低白天高的趋势,在02:00具有最低值(1.16%),而最高值出现在18:00为5.44%。光照是导致这种日周期病毒侵染变化的主要因素。在表层,病毒的侵染活性受光照的抑制会强于受到宿主的促进作用,而次表层的病毒侵染主要是受到宿主活性的驱动。并且病毒侵染的日周期变化会受海水混合过程的掩盖,在开阔外海的日周期变化规律会比近海区域更为显著。同时,我们还发现病毒的裂解性侵染和溶源性侵染在日周期时间尺度上是显著正相关的,它们具有相似的变化趋势。而病毒降解率在日周期过程中也表现出显著的变化,在光照和宿主活动较强的时候会有更高的病毒降解率。我们的研究发现海洋病毒-宿主相互关系的动态变化具有日周期规律,表明病毒能够在短时间尺度上影响海洋微型生物群落结构进而影响到整个海洋的碳储存过程。九龙江河口微型生物具有显著的潮汐变化规律,倾向于在高潮时具有更高的丰度。潮汐导致的淡海水混合和盐度变化会引起宿主的裂解性侵染发生明显的变化,河口 S03站位的裂解性侵染在3.30-22.42%之间波动,而离河口较远的S05站位在1.55-6.04%之间变化和S07站位在0.42-4.01%之间波动。潮汐引发的盐度剧烈变化会影响病毒对宿主的侵染模式,病毒的溶源性侵染更多地出现在低盐度的低潮时,同时低盐也导致了病毒降解率的增加。并且,我们发现在潮汐周期过程中病毒的裂解性侵染和溶源性侵染也呈现显著正相关。本研究表明潮汐周期过程中环境的变化能够影响病毒和宿主的活性转变,进而改变病毒对宿主的侵染方式,而这种病毒-宿主相互关系的改变会反过来影响到整个河口区域微型生物群落结构的变化。
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