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浮游病毒,生命的終結者?

簡介大量的研究結果證實:浮游病毒是水體微生物群落中丰度最高的活性成分,它可透過裂解水體微生物群落中的優勢種群來調節水體微生物的物種多樣性、種群分佈和群落結構,影響碳和營養物質的流動,進而影響生物地化迴圈和全球氣候(Bettarel, Sime-

海洋浮游病毒是由什麼組成

浮游病毒,生命的終結者?

浮游病毒(virioplankton)是由美國學者Wommack等(1999)首次提出的概念,當時認為virioplankton就是漂浮於水體中的病毒。現在一般認為浮游病毒是以各種水生生物為宿主,或存在於水體中的各類群病毒的總稱,包括了分類地位不同的動物病毒、植物病毒和微生物病毒(張奇亞,桂建芳。 2008)。浮游病毒的發現被認為“可能影響海洋地理及湖沼現代生物學發展方向的重大發現”(Fuhrman。 1999)。病毒是水體中最豐富的生物,每升水病毒含量可達10億個左右,但浮游病毒的重要生態意義是在近些年才認識到的,有關研究進展很快,引起了人們的廣泛關注(Suttle。 2005)。

大量的研究結果證實:浮游病毒是水體微生物群落中丰度最高的活性成分,它可透過裂解水體微生物群落中的優勢種群來調節水體微生物的物種多樣性、種群分佈和群落結構,影響碳和營養物質的流動,進而影響生物地化迴圈和全球氣候(Bettarel, Sime-Ngando & Amblard

et al

。 2004)。另外,浮游病毒還可透過轉導、轉化和溶源轉換的方式介導水生生態系統中微生物之間的基因轉換,在遺傳水平上影響水生微生物群落的多樣性(Weinbaure & Rassoulzadegan。 2004)。例如,研究表明10-50%的浮游細菌死亡是由浮游病毒導致的,病毒的裂解作用促進了細菌向可溶性有機物匯合池流動,從而影響微生物迴圈(Fuhrman。 1999),可見浮游病毒對水環境乃至整個生態系統都具有重要影響。

目前,國內學術界對水生病毒的研究主要集中在致病性病毒方面,如對水產養殖動物致病的白斑綜合症病毒(何建國,翁少萍,呂玲,等。 2005)、蛙虹彩病毒(Zhang, Zhao & Xiao

et al

。 2006)、水生呼腸孤病毒(方勤, Shah,Liang,等。 2005)等等;而對水體中佔有絕對優勢的浮游病毒研究相對較少,只是近年有部分關於淡水湖泊、溼地以及近海水體和養殖水體的報道。在淡水湖泊方面,中國科學院水生生物研究所的專家以位於長江中下游、武漢市區的淺水型湖泊——東湖水體為物件,開展了較系統的浮游病毒研究。發現東湖浮游病毒丰度均在109個/mL左右,超微結構顯示東湖水體中存在噬菌體、噬藻體以及不同浮游病毒類群,包括無尾病毒(nontailed virus)、肌尾病毒(Myoviridae)和長尾病毒(Siphoviridae)等(劉豔鳴,張奇亞,袁秀平。 2005;袁秀平,劉豔鳴,張奇亞。 2007);同時利用脈衝場電泳技術測定了東湖浮游病毒基因組大小,發現東湖浮游病毒基因組大小約在15~300 kb之間,多數集中在20~60 kb,並根據電泳特性將東湖浮游病毒分為五個類群。生物資訊學分析推測東湖病毒主要為真核藻類病毒,其中噬藻體和部分藻病毒因具有控制水華和赤潮的潛力而倍受關注(劉豔鳴,張奇亞。 2005)。在溼地水體方面,孫小磊等(2009)對湖北省內15個營養水平不同的溼地水體浮游病毒的分佈規律開展了大規模研究。結果顯示,浮游病毒丰度不但與活菌數和葉綠素a濃度顯著相關,而且也與COD和水溫極顯著相關,證明有機物濃度和水溫分別是決定淡水溼地中浮游病毒空間和時間分佈的重要因素。在近海水體方面,梁彥韜等(2008)利用熒光顯微技術對青島近海海域浮游病毒丰度進行了調查,研究了浮游病毒的季節變化和浮游病毒丰度與環境因子的相關性。結果表明,該水域夏季浮游病毒丰度顯著高於冬季,相關性分析表明,夏季浮游病毒丰度僅與葉綠素a呈顯著正相關,而冬季浮游病毒丰度與水溫呈顯著的正相關性,與葉綠素a、鹽度、濁度、溶氧之間呈顯著的負相關性。在養殖水體方面,姜北等(2008)運用熒光顯微技術對大連市附近4個地區的刺參養殖池塘及相應的海域進行了浮游病毒丰度的監測和分析,發現刺參養殖池塘浮游病毒在時間和空間分佈上均存在極顯著差異,8月中旬平均丰度達到峰值2。 54 ×1010個/L,7月下旬浮游病毒的平均丰度最低為1。 43 ×109個/L,且刺參養殖池塘水體中浮游病毒丰度與養殖池塘所處的海區位置、養殖池塘的密度密切相關。

浮游病毒,生命的終結者?

與國內以調查研究為主的現狀不同,國際上的研究熱點主要包括浮游病毒的遺傳多樣性和極端水環境下浮游病毒的分佈兩個方面。Marjolijn等(2008)利用熒光電鏡和脈衝場電泳對荷蘭一淺灘富營養的Loosdrecht湖浮游病毒的丰度和遺傳多樣性進行研究,發現該湖浮游病毒丰度為5。5×107~1。3×108個/mL,病毒的基因組在30~200 kb之間,而且浮游病毒的波動與細菌及浮游植物的波動保持一致。浮游病毒領域的奠基人Wommack所在研究小組利用十多年時間對美國Chesapeake海灣浮游病毒進行了深入的研究。他們分別利用脈衝場電泳技術(Wommack, Ravel & Chun

et al

。 1999)、分子雜交技術(Wommack, Ravel & Hill

et al

。 1999)、宏基因組學技術(Bench, Hanson & Williamson

et al

。 2007; Wommack, Bhavsa & Ravel。 2008)、RAPD-PCR技術(Winget & Wommack。 2008)對Chesapeake海灣浮游病毒的遺傳多樣性開展了系統的研究。證實了Chesapeake海灣浮游病毒基因組在50~300 kb之間,dsDNA浮游病毒宏基因組分析發現未知序列和無同源序列分別佔了31%和30%,說明dsDNA病毒在海灣中佔據主要地位;DNA探針分子雜交技術檢測單一病毒的敏感性可達到總浮游病毒丰度的1/1000。在極端水環境方面,Veronica等(2007)對北大西洋深水區浮游病毒的丰度、衰變和多樣性進行研究,發現隨著水深增加浮游病毒的丰度顯著降低,水深2400 m時浮游病毒丰度約為4。0×105個/mL,而水深2750 m時降為0。3×105個/mL。

綜上所述,上述針對浮游病毒丰度、時空分佈、季節波動、影響因子和遺傳多樣性等方面的研究,為闡明浮游病毒在相應水體生態系統中的效應和地位奠定了良好的基礎。

生命的終結者在哪裡?

長期以來,大魚吃小魚,小魚吃蝦米,蝦米吃滋泥是人類對水體食物鏈最粗狂的認識。誰來吃細菌?細菌又吃誰?誰來裂解藻類?病毒可以裂解細菌、藻類,難道病毒就是終結者嗎?結合目前水產動保行業大量使用的蛭弧菌,其風險到底如何?

也許,病毒也只是食物鏈環節中的一員。生命不息,折騰不止,誰才是終結者呢?

浮游病毒,生命的終結者?

△內容來源

水生動物健康評估

,作者:義海豪情,圖片來自網路,版權歸原作者所有,如有侵權,請聯絡我們刪文

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