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淡水湖泊是多种水生生物的栖息地,同时也是人类赖以生存的重要资源,这种交叉生境为病毒的种间及跨种传播提供了条件。越来越多的研究证实,淡水环境中蕴含着丰度极高、多样性极其丰富的浮游病毒,对于调节淡水水体中微生物群体的生态平衡有着不容忽视的作用。东湖位于湖北省武汉市的东北部,是我国最大的城中湖。近年来,随着人口的增长和经济的快速发展,东湖水体的富营养化程度不断加剧,水质日益恶化,藻类水华频频爆发,给自然环境和人类的生产生活带来了极恶劣的影响。 本研究主要内容包括:⑴对东湖浮游病毒宏基因组进行了研究,初步了解了在2012年5月到2013年9月期间东湖浮游病毒的结构组成及其动态变化。通过高通量测序,我们在东湖样品中发现了大量的病毒相关reads,包括细菌病毒、植物病毒,和动物病毒等。在一年半的研究过程中,噬菌体始终是东湖病毒群体中的优势类群,所获得的相关reads数总病毒reads的90%以上;病毒种群的组成结构和丰度有着明显的季节性波动,在富营养化较严重的夏季,病毒种类和生物量显著高于温度较低、水质较好的冬季,表明水体富营养化程度是影响微生物群体的关键因子。⑵针对的9个保守基因,对东湖藻类病毒(噬藻体和藻病毒)进行了为期一年(201205-201304)的流行病学调查,除了短尾噬藻体在8个月份的水样样品中检测到,肌尾、长尾噬藻体和真核藻病毒的检出率均为100%,藻类病毒在东湖中普遍存在;本研究获得493条不重复的病毒相关序列,系统进化分析结果显示,部分东湖藻类病毒与其他生态域的病毒进化关系非常相近,可能有共同的祖先,但东湖独特的生态系统使得其中的大部分藻类病毒有明显地域性的特点,这些藻类病毒在进化树上倾向于归类在独立的分支上。⑶对201205至201304期间东湖中的蓝藻,铜绿微囊藻及Ma-LMM01类噬藻体的丰度变化用荧光定量PCR技术进行了跟踪检测,结果显示,蓝藻,铜绿微囊藻和噬藻体的丰度随着时间变化有季节性的波动,而在蓝藻水华爆发期间,Ma-LMM01类噬藻体与铜绿微囊藻的动态变化方式高度一致,水华消亡后的变化趋势却截然相反,表明Ma-LMM01类噬藻体能显著影响铜绿微囊藻在水体中的密度,有效控制优势种群的增殖,对于调控自然环境中形成水华的藻类结构有重要的作用。⑷用可培养的24株蓝藻分离株,首次从东湖中分离到3株能持续感染铜绿微囊藻的噬藻体分离株(Ma-ELP01,Ma-ELP02和Ma-ELS03)。Ma-ELP01和Ma-ELP02为短尾噬藻体,Ma-ELP01基因组全长41,642bp,具有约50nm的二十面体的头部和15-30nm的尾部,为Pf-WMP4类病毒;Ma-ELP02基因组47,105bp,病毒粒子结构与Ma-ELP01相似,头部直径约55nm; Ma-ELS03为长尾病毒,基因组全长100,627bp,头部直径约80nm,带有长约200nm的柔性尾巴。