我国典型海陆交错带土壤宏病毒组特征

Viruses are the most numerous biological entities on the planet. They could affect the community composition of other microbial groups, mediate biogeochemical cycles in the soil, regulate soil microbial evolution, and even impact plant, animal and human health. Despite viruses are important drivers influencing microbial community and ecosystem functioning, we know little about the species, abundance and distribution patterns of soil viruses as well as their ecological effects on ecosystem. With the progress of high-throughput sequencing technologies in recent years, a large amount of new viruses and genes have been discovered and identified, which highly contributed to the development of viral ecology. By taking the soils of marine-terrestrial ecotones in China as the research object, combined with phenotypic detection, viromics and bioinformatics, the aims of this project is first to characterize the diversity and distribution of viruses from marine to inland, and second to reveal the key factors affecting the distribution of viruses and potential ecological driving mechanisms, and third to visualize the network between viruses and other microorganisms. Complete understanding of viral survival and propagation mechanisms in the soils, it will provide evidence for maintaining soil ecosystem function and health.

病毒是地球上最丰富的生物实体，它们不仅影响土壤中其它微生物的群落组成和元素生物地球化学循环，还会影响土壤微生物物种进化，甚至影响植物、动物和人体健康。尽管病毒在生态系统中发挥着重要的作用，但我们对土壤中病毒的种类及丰度、分布特征以及生态功能还知之甚少。近年来高通量测序技术的应用帮助人们发现和认识了许多未知的新病毒和基因，直接推动了病毒生态学的发展。本项目拟以我国典型海陆交错带土壤病毒为研究对象，结合表型检测、宏病毒组测序和生物信息学手段，研究从海洋到内陆梯度带土壤病毒的多样性及分布特征，探究影响病毒生态分布的关键因子及潜在的驱动机制，可视化展示土壤关键病毒与其它微生物间的相互作用关系。理解不同类型病毒在土壤中的生存和传播机制，为维持土壤生态系统功能和健康提供理论依据。

病毒是地球上丰度最高的生物实体，是微生物群落和功能的重要影响因子。尽管近年来在病毒生态学研究中取得了一些进展，但我们对土壤中病毒的丰度、多样性和生态学等方面的了解仍非常有限。本项目在实验室建立了土壤病毒生态学实验和分析平台，包括土壤病毒的提取、形态观察、病毒DNA提取、宏基因组测序及生物信息学分析。基于该平台，研究了我国东部海陆交错带四个盐度梯度24个土壤样品的宏病毒组特征，研究结果表明在全部四个梯度带病毒组中，球状病毒颗粒是最优势的病毒；其中大部分序列来自单链DNA病毒，特别是微小病毒科和环状病毒科。样品类型和土壤环境因子可能是影响病毒群落组成和功能的关键驱动因子；与其他水生和沉积物样本相比，本研究中的四个盐度梯度土壤病毒群落组成较为相似，沿海土壤病毒群落与沉积物和高盐土壤病毒群落距离较近，水稻高盐土壤病毒群落结构与表层沉积物较相似。功能基因及系统发育分析表明，本研究中的微小科病毒主要属于微病毒科Gokushovirinae亚科，且大部分环状病毒科复制酶蛋白序列均属于CRESS-DNA病毒，它们可能感染较大生物体（无脊椎动物和哺乳动物）。本研究初步揭示了我国东部海陆交错带病毒群落的分布特征及潜在驱动因子，这有助于我们进一步认识土壤病毒的生态功能。