Dynamic marine viral infections and major contribution to photosynthetic processes shown by spatiotemporal picoplankton metatranscriptomes
Dynamic marine viral infections and major contribution to photosynthetic processes shown by spatiotemporal picoplankton metatranscriptomes
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DOI：
10.1038/s41467-019-09106-z
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发表时间：
2019-03
影响因子：
16.6
通讯作者：
Ella T. Sieradzki;J. C. Ignacio-Espinoza;D. Needham;E. Fichot;J. Fuhrman
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Ella T. Sieradzki;J. C. Ignacio-Espinoza;D. Needham;E. Fichot;J. Fuhrman
病毒对微生物群落提供了自上而下的控制，但它们在自然环境中的直接研究受到培养限制的阻碍。生物信息学的进步使病毒的培养研究成为可能。许多研究组装新的病毒基因组，并利用游离病毒的标记基因研究病毒多样性。在这里，我们使用细胞转录学来研究活跃的社区范围的病毒感染。病毒重叠群的招募可以跟踪感染在时间和空间上的动态。我们的组件代表病毒种群，但似乎偏向于低多样性的病毒分类群。追踪已发表的类似T4的氰噬菌体和中噬菌体的近亲，揭示了很高的基因组连续性。我们通过将感染的动态与丰富的特定微生物分类群相匹配来确定潜在的宿主。最后，我们量化了蓝藻和病毒对我们研究地点光系统-IIpsbA(反应中心)表达的相对贡献。我们发现，有时 >；50%的蓝藻+病毒PSBA的表达是由病毒引起的，这突出了病毒对光合作用和氧气产生的贡献。
Viruses provide top-down control on microbial communities, yet their direct study in natural environments was hindered by culture limitations. The advance of bioinformatics enables cultivation-independent study of viruses. Many studies assemble new viral genomes and study viral diversity using marker genes from free viruses. Here we use cellular metatranscriptomics to study active community-wide viral infections. Recruitment to viral contigs allows tracking infection dynamics over time and space. Our assemblies represent viral populations, but appear biased towards low diversity viral taxa. Tracking relatives of published T4-like cyanophages and pelagiphages reveals high genomic continuity. We determine potential hosts by matching dynamics of infection with abundance of particular microbial taxa. Finally, we quantify the relative contribution of cyanobacteria and viruses to photosystem-IIpsbA(reaction center) expression in our study sites. We show sometimes >50% of all cyanobacterial+viralpsbAexpression is of viral origin, highlighting the contribution of viruses to photosynthesis and oxygen production.