噬菌體（Bacteriophage）是專性捕食活體細菌或古細菌的病毒，其生化結構主要由蛋白衣殼和核酸組成，根據形態特點可劃分為：有尾、短尾 (或球狀) 和絲狀噬菌體等。噬菌體長度通常在20~200 nm，在土壤、水、空氣乃至人/動物體表、口腔、腸道內均有大量定殖。據估算，環境中噬菌體總數量級約為1031。針對養分脅迫、深海高壓、極端氣候等環境條件下，噬菌體-宿主群落組成及多樣性變化機制已有較多報道。已有研究表明，噬菌體-宿主群落共同應對逆境的響應特徵，能夠反映環境因子的脅迫壓力。探究重金屬脅迫下土著噬菌體-宿主群落生態響應過程，對於表徵汙染物毒性具有重要指示意義。
中國科學院南京土壤研究所研究員蔣新課題組副研究員葉茂與美國萊斯大學院士Pedro J. J. Alvarez團隊博士俞萍鋒合作，以位於四川瀘州和甘肅張掖等鉻渣汙染場地作為典型研究物件，結合宏基因組學、宏病毒組學和分子生物學等技術，探究了鉻汙染場地土壤中噬菌體-宿主細菌群落結構組成與多樣性特徵，揭示了梯度鉻脅迫下土著噬菌體群落的生存策略及耐受機制。研究發現，隨著鉻汙染脅迫增加，噬菌體-宿主互動作用由“捕食關係”逐漸轉向“互利共生”；其中，侵染高抗性宿主、多價噬菌體與溶源策略是鉻汙染場地中噬菌體群落主要的逆境適應機制；噬菌體作為重要的重金屬抗性基因儲存庫，可透過溶源轉化促進抗性基因在宿主群落間的傳播，進而實現對宿主抵禦重金屬毒害能力的調控。研究成果可為重金屬汙染土壤微生物修復技術的發展提供新的理論思路和科學依據。
相關研究成果已在Microbiome、Environment International、Environmental Pollution、《土壤學報》和《土壤》上發表。研究工作得到國家重點研發計劃專案、江蘇省優秀青年基金、中科院青年創新促進會專案等的資助。
土著噬菌體-宿主群落生存策略轉化
來源：中國科學院南京土壤研究所
