低温高压诱导噬菌体SW1与深海细菌Shewanella piezotolerans WP3的相互作用关系研究
批准号:
41306129
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
蹇华哗
依托单位:
学科分类:
D0604.生物海洋学与海洋生物资源
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
翟翔、熊磊、谢喆、许冠鹏
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中文摘要
越来越多的研究表明病毒,特别是噬菌体在深海生态系统中扮演着非常重要的角色,认识和阐明深海噬菌体与宿主的相互作用关系及机制对深入了解深海生态系统并有效地开发深海生物资源具有非常重要的意义。低温和高压是大部分深海环境的主要特点。本课题将以低温高压诱导丝状噬菌体SW1及其深海细菌宿主Shewanella piezotolerans WP3为模式系统,综合利用各种组学手段,从转录、翻译和表型三个层次上来探索低温高压条件下深海噬菌体与细菌的相互作用关系,找出在这个过程中的关键基因、蛋白质和代谢途径,构建完整的作用模型。我们将采用经典的遗传学手段和竞争性实验来对这个模型进行验证。此外,还将对分离自同一环境的病毒-宿主系统进行类比研究。最后在以上基础上,对噬菌体的关键蛋白和已有的宏病毒组进行分析,从而更准确地反映深海低温高压条件下噬菌体和宿主的演化、水平基因转移和相互作用。
英文摘要
The growing numbers of studies have shown that viruses, especially bacteriophages, have played important roles in the deep-sea ecosystems, studies on the interaction between deep-sea phage and host are of great importance for thorough understanding of the deep-sea ecosystems and effective exploration of benthic biological resources. Most parts of the benthic environment of which were characterized with low temperature and high pressure. In this study, the low-temperature and high-pressure inducible filamentous phage SW1 and its deep-sea bacteria host Shewanella piezotolerans WP3 will be utilized as a modal system, and various omics methods will be applied to explore the relationship between deep-sea phage and bacterium under low temperature and high pressure conditions at transcriptional, translational and phenotypical levels, respectively. The crucial genes, proteins and metabolic pathways involved will be characterized to reconstruct the phage-host interaction model. Classic genetic means and competition experiments will be carried out to validate this model. In addition, analogy research will be performed by using the phage-host systems isolated from the same environment as SW1 and WP3. Finally, in order to accurately characterize the evolution, horizontal gene transfer and interaction between phage and host at low-temperature and high-pressure, phylogenetic analysis of the key proteins of SW1 as well as metagenomic studies of environmental viromes will be conducted accordingly.
病毒,特别是噬菌体在深海生态系统中扮演着非常重要的角色,认识和阐明深海噬菌体与宿主的相互作用关系及机制对深入了解深海生态系统并有效地开发深海生物资源具有非常重要的意义。低温和高压是大部分深海环境的主要特点。本课题以低温高压诱导丝状噬菌体SW1及其深海细菌宿主Shewanella piezotolerans WP3为模式系统,综合利用微生物遗传学、分子生物学等各种技术手段,探索低温高压条件下深海噬菌体与细菌的相互作用关系,找出在这个过程中的关键基因、蛋白质和代谢途径,构建完整的作用模型。本研究解析了深海噬菌体SW1的启动子结构,发现其存在长的5’非翻译区,证实了其显著影响SW1 mRNA的稳定性。研究揭示了丝状噬菌体全新的调控机制,这种由RNA介导的调控可能是深海环境中噬菌体大量产生的一种方式。通过电镜和荧光定量PCR分析,证实了SW1在深海原位环境条件下处于活跃状态。比较转录组学分析表明SW1显著影响宿主的生长和转录模式。这是首次低温高压条件下对噬菌体-宿主的相互作用关系进行探讨,揭示了噬菌体可以通过调控宿主与能量代谢相关的途径来提高深海极端环境中的生存。此外,我们还对WP3中两个关键的调控蛋白LexA和H-NS的功能进行了分析,展示了它们新的调控模式和功能。对WP3中双拷贝系统,包括双鞭毛系统和DMSO还原系统的研究则揭示了它们之间的相互作用关系及在极端环境适应中的作用。以上研究结果为阐明深海噬菌体对宿主的作用机理和生态学意义提供重要的参考。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1128/aem.00906-15
发表时间:2015-06
期刊:Applied and Environmental Microbiology
影响因子:4.4
作者:Xin-Wei Yang;Huahua Jian;Feng-Ping Wang
通讯作者:Xin-Wei Yang;Huahua Jian;Feng-Ping Wang
The regulatory function of LexA is temperature-dependent in the deep-sea bacterium Shewanella piezotolerans WP3.
LexA 的调节功能在深海细菌 Shewanella piezotolerans WP3 中具有温度依赖性
DOI:10.3389/fmicb.2015.00627
发表时间:2015
期刊:Frontiers in microbiology
影响因子:5.2
作者:Jian H;Xiong L;He Y;Xiao X
通讯作者:Xiao X
Filamentous phage SW1 is active and influences the transcriptome of the host at high-pressure and low-temperature
丝状噬菌体SW1在高压低温下具有活性并影响宿主的转录组
DOI:10.1111/1758-2229.12388
发表时间:2016-06-01
期刊:ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY REPORTS
影响因子:3.3
作者:Jian, Huahua;Xiong, Lei;Xiao, Xiang
通讯作者:Xiao, Xiang
A transcriptome resource for the deep-sea bacterium Shewanella piezotolerans WP3 under cold and high hydrostatic pressure shock stress
冷和高静水压冲击应力下深海细菌 Shewanella piezotolerans WP3 的转录组资源
DOI:10.1016/j.margen.2016.09.004
发表时间:2016-12-01
期刊:MARINE GENOMICS
影响因子:1.9
作者:Jian, Huahua;Li, Shengkang;Xiao, Xiang
通讯作者:Xiao, Xiang
The Two Sets of DMSO Respiratory Systems of Shewanella piezotolerans WP3 Are Involved in Deep Sea Environmental Adaptation.
压电希瓦氏菌WP3的两套DMSO呼吸系统参与深海环境适应
DOI:10.3389/fmicb.2016.01418
发表时间:2016
期刊:Frontiers in microbiology
影响因子:5.2
作者:Xiong L;Jian H;Zhang Y;Xiao X
通讯作者:Xiao X
深海丝状病毒基因开关的分子基础及生态效应研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:蹇华哗
- 依托单位:
深渊环境中温和型病毒对微生物宿主碳氮源代谢的影响研究
- 批准号:91851113
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:蹇华哗
- 依托单位:
深海嗜冷细菌中原噬菌体的诱导机理及其功能研究
- 批准号:41676118
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:71.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:蹇华哗
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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