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研究解析新型無尾噬藻體基因組

噬藻體

噬藻體是侵染藍藻的病毒 。噬藻體與宿主的相互作用以及對藍藻高度專一的致死性感染 ， 可調節控制水華藍藻的密度與種群結構 ， 減少藍藻水華的形成與危害 ， 有助于藍藻細胞溶解物參與地球生物化學循環 。作為一種潛在控制有害藍藻水華的生物效應因子，噬藻體成為水生病毒學和水環境科學研究的熱點對象 。
 
近日，首株無尾噬藻體PaV-LD (Planktothrix agardhii Virus from Lake Dong -hu) 全基因組結構及其編碼的藻膽體降解蛋白 (NblA) 的生物學功能，由中國科學院水生生物研究所張奇亞團隊和桂建芳團隊共同闡明 。PaV-LD 是從武漢東湖水樣中培養分離的水華絲狀藍藻噬藻體，其基因組為雙鏈DNA，共有95299個堿基對 ， 含有142個推導基因 。質譜分析從PaV-LD中鑒定出13個分子量大小范圍在27KDa 至172KDa 的主要結構蛋白，但缺少已知噬藻(菌)體必備的幾種尾結構蛋白 。系統進化分析揭示PaV-LD 主要衣殼蛋白結構與已知有尾噬藻(菌)體也大不相同，為一個新的獨立分枝；與有尾噬藻體比較，電鏡觀察也確信PaV-LD為無尾噬藻體 。重要的是，PaV-LD 基因組中的ORF 022L基因是一個藍藻NblA同源基因，而該基因通常只存在于藍藻細胞中 ， 是藻膽體蛋白降解的關鍵基因 。通過基因克隆、免疫印跡、光譜測定和電鏡觀察等綜合分析 ， 證實PaV-LD的ORF 022L確實能編碼具有藍藻NblA功能的蛋白 。PaV-LD ORF 022L表達，能使藍藻培養物由藍綠色變成淺黃色，細胞中藻膽體蛋白含量顯著下降，藻的類囊體結構遭受破壞或完全消失 。
 
這一新型無尾噬藻體全基因組的解析及其存在的藻膽體降解蛋白基因生物學功能的詮釋，為了解噬藻體的遺傳多樣性、噬藻體與宿主和環境的相互作用，以及噬藻體功能基因的控藻機理等研究新開啟了一扇門 。有關研究結果發表在《病毒學期刊》（Journal of Virology） 。該研究得到中科院知識創新工程 (KSCX2-EW-Z-3)、國家973(2010CB126303, 2009CB118704)和國家自然科學基金(30871938, 31072239)等項目的資助，由博士研究生高惡斌等完成 。
【研究解析新型無尾噬藻體基因組】
中國科學院水生生物研究所 陳中元