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在土壤生态系统中发现了令人惊讶的大量新型巨型病毒

文章作者:优博时时彩平台开户发布时间:2020-01-15浏览次数:1324

表征少量土壤中微生物细胞的多样性是如此复杂,以至于认为是不可能的。迄今为止,只有一小部分土壤位于土壤中,土壤上和周围的微生物已被确定为他们努力了解其对全球碳循环和其他养分循环的贡献的一部分。土壤也是无数病毒的家园,这些病毒感染微生物并影响它们调节这些全球循环的能力。

2018年11月19日,“自然新闻”报道,美国能源部(DOE)联合基因组研究所(JGI)是美国能源部科学用户设施办公室的研究员,他首先在森林中发现了巨大的病毒基因组土壤生态系统,以及马萨诸塞州阿默斯特大学(UMass Amherst)。顾名思义,巨型病毒的特征是不成比例的大型基因组和含有病毒遗传物质的病毒粒子。它们通常存在于原生生物和藻类中,因此它们被认为对其宿主的种群动态和地球的生物地球化学循环有重大影响。

本研究中发现的16种新型大红病毒使大环病毒的发育多样性增加了20%以上,属于不同的谱系。例如,新病毒的一半属于Klosneuvirinae,使其成为Mimiviridae最大的亚科。 Schulz和Woyke先前曾报道发现了一组新的巨型病毒,他们称之为废水宏基因组学中的Klosneuviruses。

“这些巨型病毒可能在土壤生态系统中被忽视,但如果你看一下主要的衣壳蛋白,它们是条形码或它们的碎片,它们无处不在,”JGI微生物项目负责人兼研究作者Tanja Woyke说。说。

哈佛森林中的病毒

巨大的病毒基因组由JGI研究科学家Frederik Schulz发现,并协助Jeff Blanchard实验室的UMass Amherst研究生Lauren Alteio分析她的宏基因组数据。 “与我见过的其他宏基因组数据相比,在这个采样点发现的大量不同的巨型病毒基因组是无与伦比的,”Schulz说。该数据来自Alteio收集的土壤样本,作为Blanchard和JGI社区科学计划的一部分。

布兰查德正在从哈佛森林的加热和未加热地块收集的土壤中生成参考基因组,这将最终有助于了解微生物温室气体的排放和捕获。 Alteio通过美国能源部研究生课程(SCGSR)在Woyke Labs的JGI工作了一年。

近30年来,马萨诸塞州的哈佛森林一直是世界上运行时间最长的土壤变暖实验的家园。由美国国家科学基金会的长期生态研究(LTER)计划资助,这个占地4000英亩的土地的一部分有一根埋在地下几英寸处的加热电缆,将温度调节到比附近控制区域温度高5度。

“这是第一次在森林生态系统中发现一种巨型病毒,”布兰查德说。 “只是土壤套管的惊人多样性表明我们才刚刚开始了解它们的生物多样性及其在土壤生态系统中的作用。”

“基于基因组大小,几种新病毒是有史以来发现的最大病毒之一,”Schulz总结道。 “其中一个,具有2.4兆碱基的基因组,我们将其命名为”Hyperionvirus“,类似于世界上最着名的活树。”

较小的土壤多样性阻碍

JGI研究人员在一克土壤中含有大量微生物细胞,旨在通过将微生物分流到仅100个细胞的几个小细胞中来降低复杂性,然后分别对池进行测序。在分析该方法的宏基因组数据时,发现了15个新的大型病毒基因组。相比之下,只有大型病毒基因组使用标准的全社区猎枪宏基因组方法来回收大型森林土壤样本,即使这些大型土壤样本的测序更深。

“这种非标准的方法是故意将多样性分解成更小的块。如果我们以通常的方式做到这一点,我们将完全错过这些巨大的病毒,“JGI科学家Rex Malmstrom说,他也是一位研究合着者。

“土壤中巨大病毒的丰富程度非常重要,并强调了这些神秘实体无处不在的性质,而且大多数这些病毒仍未被开发,”舒尔茨说。

Woyke同意发现这些新的巨型病毒基因组只是一个开始。 “土壤已成为一个被忽视的巨大病毒多样性生态系统,研究重点是水生环境。未结合的宏基因组土壤数据表明,哈佛森林土壤中巨型病毒多样性的程度远高于本研究中恢复的程度。 16个基因组,但传统的获取基因组的方法是一个挑战。这一发现表明,土壤应被视为巨型病毒共培养的目标。“

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