青藏高原湖泊浮游病毒对细菌群落及碳循环的影响

Lake ecosystems sensitively response to climatic and environmental changes on the Tibetan Plateau. How virus impact bacterial communities and carbon cycle in lakes on the Tibetan Plateau under global warming is an important scientific issue. This project will investigate the ecological traits of virioplankton for 30 Tibetan Plateau lakes. The abundance and production of viruses and bacteria will be determined by using flow cytometry, isotope incubation and dilution technique. In addition, molecular ecological analysis and metagenomics will be applied to typical lakes to explicate the diversity of bacteriophages. The ecological interactions between viruses and bacteria and their response to the environment variations will be determined with field investigation and laboratory experiments based on isolated host-phage systems. The contribution of lysis to bacterioplankton mortality and turnover rate will be evaluated as well, revealing phage impact on ecological processes and ecological effects of lake bacterioplankton. The carbon released by viral lysis of bacterial cells will be used to elucidate the impacts of viruses on carbon cycling in the lake. As a summary, this project will illuminate the ecological function of viruses in Tibetan lakes and their biogeochemistry importance.

青藏高原湖泊生态系统对气候环境变化有着敏感的响应, 在全球变化的背景下，高原湖泊中病毒如何影响细菌群落和碳循环是一个重要的科学问题。本项目通过对青藏高原面上30个湖泊中细菌病毒（噬菌体）的野外调查，通过应用流式细胞技术、同位素培养实验和稀释培养实验，将噬菌体/细菌的丰度/生产力进行对应分析，结合分子生物学和宏基因组学技术，明确青藏高原湖泊中噬菌体的丰度和多样性及其影响因素，揭示青藏高原湖泊中噬菌体与细菌的相互作用关系及其随环境变化的基本规律。通过分离湖泊代表浮游细菌-噬菌体株系，建立研究细菌-噬菌体相互作用关系的室内模式体系，明确噬菌体对高原湖泊浮游细菌死亡率和周转率的贡献，揭示噬菌体对湖泊浮游细菌生态过程和生态效应的影响。通过研究噬菌体裂解释放的有机碳对湖泊溶解有机碳库大小和活性的影响，阐明噬菌体在高原湖泊碳循环中的作用及其生物地球化学意义。

申请人较系统地开展了青藏高原湖泊浮游病毒对细菌群落及碳循环的影响的研究。揭示了青藏高原典型湖泊的病毒丰度、形态和遗传多样性、以及噬菌体和细菌的相互作用关系。阐明了青藏高原湖泊中蕴藏着丰富且多样的病毒，并且病毒的数量、动态变化以及群落组成受温度、盐度、DOC、TN等气候环境因素的影响。揭示了青藏高原强烈的紫外辐射对湖泊中病毒的影响，发现在强烈太阳光照的影响下，病毒的降解速度加快，更加倾向于溶原性侵染，群落组成及宿主类群发生变化。此外，首次揭示了青藏高原湖泊中病毒裂解作用对湖泊细菌死亡的贡献及对碳循环的影响，发现青藏高原湖泊中的病毒是高度动态的，导致了大量细菌的裂解死亡，并且强烈影响高原湖泊生态系统中的碳和营养物质转化。此研究拓展了对青藏高原湖泊浮游病毒的研究，丰富了对高原湖泊病毒生态学的了解。