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海洋球石藻（Emiliania huxleyi）与其特异性病毒（E.huxleyi virus,Eh V）的互作过程在调节海洋碳、硫生物地化循环及全球气候变化等方面发挥重要作用。病毒与宿主间侵染和抵抗的博弈,实质上是一场生物化学代谢的军备竞赛。球石藻与病毒在漫长的适应和反适应进化军备竞赛过程中形成了一种新的、稳定的协同进化代谢模式,是研究真核浮游植物宿主-病毒互作的最佳模式系统。作为大型双链DNA病毒,Eh V进化出一种全新的“病毒细胞（virocell）”代谢模式,通过重编程宿主脂代谢途径以满足其更高的代谢需求,特别是脂代谢在调节球石藻病毒感染和复制周期过程中起关键作用,但对这一代谢模式的调控机制及其生物学意义尚缺乏足够的认识。Micro RNA（mi RNA）与其作用的靶基因是响应环境胁迫的重要调控因子。目前,对mi RNA与浮游植物代谢调控及免疫应答之间的关联了解较少。本论文以海洋球石藻E.huxleyi BOF92与其特异性裂解病毒Eh V99B1互作系统为研究对象,聚焦“病毒重构宿主脂代谢的表观遗传学调控机制”这一科学问题,结合转录组、mi RNA组和分子细胞生物学实验等手段,对“病毒细胞”脂代谢过程进行系统分析,阐明病毒重塑宿主脂代谢信号通路及其转录后水平调控机制,深度剖析自然海域中,脂代谢可塑性调控在病毒-宿主剧烈的生化“军备竞赛”过程中促进二者协同进化的机制及生物学意义。主要研究结果如下:（1）病毒感染重塑宿主脂代谢的细胞基础。病毒感染过程中（0～60 hpi）,随着感染时间的延长宿主细胞逐渐被裂解并释放大量子代病毒粒子,同时伴随着溶解性有机碳（DOC）的释放和颗粒有机碳（POC）的减少;感染中、后期（24～48 hpi）,脂代谢相关细胞器如线粒体、叶绿体结构膨胀,胞质及细胞膜周围可见大量脂滴形成,胞浆出现空泡并聚集了大量未成熟的子代病毒颗粒。（2）病毒感染重塑宿主脂代谢的分子响应模式。基于病毒感染的转录组和实验室前期已获得的非靶向脂质组学数据进行关联分析,结果显示:（1）脂肪酸代谢:感染早期（6～12hpi）,脂肪酸从头合成相关酶基因（乙酰辅酶A羧化酶ACC、脂肪酸合酶FAS）的表达水平均显著上调（P＜0.01）,同时甘油三酯脂肪酶基因TGL也显著高表达（P＜0.01）,它们的协同作用促进了部分长链多不饱和脂肪酸的积累;大部分脂肪酸β氧化相关酶基因的高表达则加速了脂肪酸β氧化过程,为病毒感染提供能量。感染中后期（24～60 hpi）,脂肪酸从头合成和β氧化过程则均被抑制。（2）甘油酯代谢:宿主甘油脂合成酶基因（如甘油-3-磷酸酰基转移酶GPAT、磷脂酸磷酸酶LPP等）在感染早期表达水平均显著上调（P＜0.01）,而病毒编码的磷脂酸磷酸酶v LPP基因在感染后期（48～60 hpi）显著上调（P＜0.01）,两者协同作用促进了甘油脂在整个感染过程中的积累。另外,病毒感染中期（24 hpi）,心磷脂（CL）显著积累（P＜0.01）,同时外源性Ca2+内流增加,两者相互耦合在缓解线粒体功能紊乱、维持病毒细胞脂质稳态及脂滴形成等方面发挥重要调节作用。（3）鞘脂代谢:感染早期,宿主鞘脂从头合成相关酶基因表达水平以及鞘脂类代谢产物（如二氢神经酰胺、神经酰胺及鞘氨醇等）均呈现较高丰度;感染中后期,宿主鞘脂合成相关酶基因（丝氨酸棕榈酰转移酶SPT、神经酰胺合酶Cer S及二氢神经酰胺去饱和酶DCD）的表达被显著抑制（P＜0.01）,而病毒相关辅助代谢基因（v SPT、v Cer S、v DCD以及病毒脂肪酸羟化酶v FAH）的表达水平则显著上调（P＜0.01）,抑制宿主鞘脂合成的同时促进病毒特异性鞘脂的积累。（3）mi RNA介导的球石藻脂代谢调控机制。在病毒感染的球石藻中共鉴定出69条宿主基因组编码的成熟mi RNA（包括1条已知的mi RNA）以及7条病毒基因组编码的mi RNA,其中20条宿主mi RNA和7条病毒mi RNA显著差异表达（P＜0.01）;靶基因功能富集显示,差异mi RNA广泛参与调控宿主脂代谢,其中ehx-mi R5（与已知的mi R-574-5p同源）预测靶向PI3K-Akt信号通路。q RT-PCR结果显示,感染中后期（24～60 hpi）ehx-mi R5表达水平显著上调（P＜0.01）,并伴随着PI3K表达水平显著下降（P＜0.01）,两者呈高度负相关关系（-0.837）;双荧光素酶实验结果显示,ehx-mi R5能够靶向结合PI3K的CDS区并抑制该基因表达。进一步实验证实,病毒感染早期,PI3K-Akt-TOR信号通路处于激活状态,受其调控的核蛋白lipin 1丰度较低,因而脂质合成相关核转录因子SREBP能够有效促进脂肪酸及甘油脂合成相关酶基因（ACC、FAS和GPAT）的表达;感染中后期,PI3K-Akt-TOR信号通路被抑制,lipin 1核内丰度显著升高（P＜0.01）,抑制了SREBP对脂质合成基因的转录促进作用。以上结果表明,病毒诱导的ehx-mi R5能够靶向PI3K并通过PI3K-Akt-TOR信号通路调控脂肪酸及甘油脂合成过程。（4）病毒感染诱导的mi RNA标志物。基于mi RNA转录组测序丰度结果进行严格条件筛选（差异倍数＞3;生物学重复变异系数＜1;在所有样本中均有表达）,初步确定了宿主基因组编码的ehx-mi R20-5p和病毒基因组编码的7条mi RNA具有作为标志物的潜力。进一步采用q RT-PCR实验以及受试者工作特征（ROC）曲线分析方法,在不同培养体系中（纯培养、混合培养及模拟海洋环境）对这8条mi RNA标志物进行验证。结果表明,这些mi RNA作为响应病毒感染的标志物可以特异性地表征病毒感染的整个过程（即感染早期、中期和晚期）,在评估自然海域球石藻病毒的感染活性中具有潜在的应用价值。