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湖泊富营养化对浮游病毒与宿主相互关系的影响及机理研究

批准号:
32071570
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
肖炜
依托单位:
学科分类:
生态系统生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
肖炜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
湖泊富营养化已成为全球面临的重大挑战。研究湖泊浮游病毒与宿主互作模式有利于深入理解微食物环和元素生物地球化学循环过程。遗憾的是,目前有关营养水平影响病毒-宿主互作的研究局限于海洋,且未形成统一观点,对湖泊中这一问题的认识十分有限。本研究瞄准这一短板,将营养水平与病毒-宿主互作紧密结合,对不同营养水平湖泊开展病毒-宿主互作模式的调查和机制研究。选取云南不同营养水平的高原湖泊,现场调查病毒感染率,爆发量,溶原率等,了解其与环境因子的相关性;通过室内条件下不同营养水平湖泊微生物置换和贫营养水样加富实验揭示富营养化与病毒-细菌互作模式的因果关系;以分离的噬菌体-宿主体系研究磷富集如何影响噬菌体-宿主互作模式,揭示磷浓度升高对病毒-宿主的作用机制。我们的研究将明确不同营养水平高原湖泊中病毒-宿主互作模式,提升对营养水平如何影响湖泊病毒生态功能的认识。
英文摘要
Lake eutrophication has become a major challenge facing the world. Studying the interaction model of lake planktonic virus and its host is conducive to in-depth understanding of the microbial loop and element biogeochemical cycling process. However, current research on the effects of nutritional levels on virus-host interactions were limited in the ocean, and a unified view has not been formed, and few touched on lakes. The present study will focus on this shortcoming, and closely integrates the nutrition level with virus-host interaction, and investigates the interaction model and mechanism of virus-host interaction patterns in lakes with different nutrition levels. we will investigate 1)the virus infection rate, burst size, lysogenic rate of Yunnan plateau lakes with different nutrition levels, and their correlation with environmental factors;2) the cause-and-effect relationship between eutrophication and virus-bacteria interaction by the experiments of microbial replacement lakes with different nutrient levels and enrichment of nutrient-deficient water samples;3) the influence and mechanism of the enrichment of phosphorus on the phage-host interaction pattern. Our research will clarify the virus-host interaction pattern in plateau lakes with different nutritional levels, and enhance the understanding of how nutritional levels affect the ecological function of lake viruses.
湖泊富营养化已成为威胁全球湖泊健康的重要挑战,全球约63%的湖泊处于富营养化状态,严重削弱了湖泊生态系统的功能。湖泊微生物是湖泊生态系统重要组成部分,是湖泊中元素循环、能量流动、基因存储的重要参与者。病毒作为湖泊中数量最丰富的生命体,其在湖泊中的生态功能尚未被深入认识,这严重限制了我们对湖泊微生物生态功能全面而深入的理解。本项目聚焦这一重要但缺失的环节,研究湖泊营养水平对病毒-宿主相互作用的影响和机制。我们对9个不同营养水平的湖泊进行调查,分析各湖泊水样理化性质、病毒生态特征、病毒群落和原核生物群落。结果表明,湖泊中含有丰富而多样的病毒,大量病毒是未知或未分类的,不同湖泊,不同季节的病毒生态特征和群落结构显著不同。数学模型预测显示,总磷,总氮,叶绿素a浓度,COD,BOD5是病毒生态特征、群落特征、噬菌体-宿主互作模式的重要驱动因素。微宇宙实验显示,在贫营养湖泊抚仙湖水样中添加磷导致原核生物丰富度增加,蓝藻门、疣微菌门等相对丰度增加,磷饥饿相关代谢降低,物种间相互作用网络复杂程度增加,群落稳定性降低。但原核生物群落多样性没有变化。磷添加也没有改变病毒丰度、溶原率和生产力,但显著改变了病毒群落组成。同时,磷添加也使噬菌体-宿主互作网络更加复杂,感染藻类的病毒增加,噬菌体携带的磷代谢相关基因组成改变,如purL(嘌呤代谢), phnO(嘧啶代谢),pyrE (磷和磷酸盐代谢)基因增加。我们首次分离获得3株栖湖菌噬菌体,它们代表了3个新的病毒类群。通过对栖湖菌-噬菌体相互关系的研究,我们发现,营养水平或磷浓度的改变影响了栖湖菌的增殖,也改变了栖湖菌细胞磷脂组成和相对丰度,但并未改变噬菌体的吸附率。营养水平或磷浓度显著影响了噬菌体的一步生长曲线和爆发量,这是由于低营养水平时栖湖菌处于持留状态,细胞代谢活性虽然没有降低,但大部分的能量被用于维持细胞存活,噬菌体基因组和蛋白质合成被抑制。通过湖泊调查-模拟实验-分子机制层次递进的研究,本项目揭示了营养水平-噬菌体-宿主三者相互关系和机制。
高原富营养化湖泊浮游病毒多样性及其对藻类群落的调控
  • 批准号:
    31660042
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    肖炜
  • 依托单位:
古老岩盐沉积中的噬菌体多样性及其基因组和宿主域研究
  • 批准号:
    31200138
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    肖炜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金