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跟踪巨型病毒的病毒寄生虫随着时间的推移

在淡水湖泊中,微生物调节碳的流动并确定水体是否作为碳汇或碳源。特别是藻类和蓝藻可以捕获和使用碳,但它们的能力可能会受到病毒的影响。病毒存在于所有细菌中,通常以10倍过量存在,并且由各种大小的病毒组成,包括巨型病毒,以及称为病毒的小型病毒(它们生活在巨型病毒中并利用它们的机器进行复制和传播。)Virophages可以改变巨型病毒与其宿主真核细胞相互作用的方式。例如,如果藻类被病毒和巨型病毒共感染,则病毒体限制了巨型病毒有效复制的能力。这减少了巨型病毒对营养物质转移的影响,使宿主藻类繁殖,

跟踪巨型病毒的病毒寄生虫随着时间的推移

在美国俄亥俄州立大学和美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI),美国能源部科学用户设施办公室的研究人员领导的团队使用在北方淡水湖泊中收集的宏基因组数据集,发现了25个新的序列。 virophages。2017年10月11日在Nature Communications报道,这些新序列的鉴定有效地使自十年前发现的已知病毒数量翻了一番。

“通常,宏基因组数据集是一次性的,”DOE JGI科学家和第一作者Simon Roux说。“人们已经开始在宏基因组中看到病毒体,但到目前为止还没有人有很长的时间序列。它曾经在这里吗?总是?我们从来没有真正知道这一点,但它是了解其重要性的重要信息。”

这项工作源于威斯康星大学麦迪逊分校KT(Trina)McMahon参与的北方淡水湖社区科学计划(CSP)提案。作为国家科学基金会NSF资助的北温带湖泊长期生态研究(NTL-LTER)项目的一部分,Mendota湖和Trout Bog湖的微生物群落样本定期收集数年。从3年和5年的时间序列中对这些宏基因组进行测序和分析,使研究人员能够识别社区成员,确定其代谢途径,并在数年内跟踪社区的变化。

除了观察微生物群落之外,美国能源部JGI微尺度应用小组负责人麦克马洪和雷克斯马尔姆斯特罗姆问俄亥俄州立大学的合作者马特沙利文是否有兴趣使用相同的宏基因组数据来观察湖泊'病毒生态学。Roux开始挖掘数据集,同时还是Sullivan实验室的博士后研究员。“我知道序列数据中有很多病毒,但并不是说有些病毒本身就是其他病毒的宿主,”Malmstrom说。“利用时间序列数据,我们可以做的不仅仅是组装基因组和构建系统发育树,数据使我们能够检查种群内的遗传变异,并寻找病毒与巨型病毒之间的共存和丰度模式。主机。由于数据集中有如此多的时间点,您可以找到强大的连接。“

Trina McMahon,其CSP数据集是这项工作的基础,他说,让病毒生态学信息有助于形成更完整的生态系统图景。“我们很高兴有一个难题。病毒显然在塑造整个湖泊生态系统的社区组成和功能方面起着重要作用。我自己的实验室缺乏单独处理病毒的专业知识,因此与西蒙合作Matt Sullivan是如此重要。我们的长期目标是充分了解控制社区组装和动态的力量,以及每个血统的生态特征,以便创建更多关于淡水湖泊如何应对气候的预测模型。土地利用变化,在生态系统规模上。“

除了将公共数据库中的病毒数量增加一倍之外,时间序列还允许Roux及其同事看到病毒的生态特征 - 如果季节或特定微生物丰富等因素影响了他们自己的存在。通过共现分析,研究人员将病毒体与已知的巨型病毒谱系序列联系起来,并提出存在3个被病毒感染的新候选巨型病毒群。这些共现分析还使他们能够找到巨型病毒序列和特定真核宿主之间的假定关联。

“这些研究结果是基于相关性的,”Roux指出,“但它是宏基因组学用例的一个很好的例子.Matagenomes帮助我们不仅发现新的病毒多样性并确定它应该在生态系统中做些什么,而且它帮助我们设计假设和关于病毒 - 宿主相互作用的后续实验,所以我们不仅盲目地抛出一个广泛的网络。“

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