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病毒是海洋生态系统中数量最多、多样性最为丰富的一类生命形式,具有极为重要的生态地位。为了深入认识海洋浮游病毒及其裂解浮游细菌释放的裂解产物的生态效应,本论文首先研究了西太平洋典型寡营养海区的浮游病毒对浮游细菌的致死效应;接着研究病毒裂解产物如何在不同营养水平(寡营养和富营养)特征的海洋水体中影响浮游细菌的生长、群落组成等生态特性。此外,本论文以海洋生态系统中一类生态地位非常重要的浮游细菌-玫瑰杆菌(Roseobacter)为研究对象,对其裂解性病毒进行了分离纯化和鉴定,为系统性地探索海洋病毒裂解产物的生态效应奠定基础。本论文主要研究结果是: (1)研究了西太平洋寡营养海区中浮游病毒对于浮游细菌种群的致死作用。基于流式细胞计数法和高通量测序技术等手段,一方面,观察到浮游病毒在模拟原位环境的培养体系中对浮游细菌丰度的增加及生长活性的促进方面有着突出的作用,特别是在培养的中、后期;其中,高核酸含量细菌在模拟原位环境的围隔实验中与细菌生产力、丰度成一定线性关系,它是细菌丰度变化和细菌生长状况的主要参与者;培养体系中浮游病毒的存在显著限制了主要细菌类群Rhodobacteraceae的发展,但对Sphingomonadaceae和Rhodospirillaceae细菌类群的生长有利;除此之外,发现有其他11个科的细菌类群对病毒致死作用不敏感。围隔实验中,浮游病毒的存在一定程度影响着细菌群落组成、多样性的变化。这些说明西太平洋寡营养海区中浮游病毒具有调控细菌丰度、种群结构、生长活性的重要生态作用;在本研究区域内不同细菌应对病毒裂解作用的响应也进一步证实浮游细菌受病毒感染的敏感程度不同。 (2)研究了西太平洋寡营养海区病毒裂解产物对于自然细菌群落的影响。结果显示,由浮游细菌受病毒感染释放的裂解产物对应的碳量大约为0.90-1.64μg/L/day;在模拟原位环境进行的培养实验中,该部分病毒裂解产物的利用对自然浮游细菌种群尤其是HNA细菌类群的影响显著,包括对细菌生长的促进、丰度的增长和稳定群落多样性等内容;与此同时,高通量测序结果显示不同细菌类群响应病毒裂解产物的方式显著不同,主要为原位环境中生长活跃的稀有类群,如Rhodobacteraceae和Halomonadaceae;病毒裂解产物在环境中的作用具有同病毒致死作用相类似的生态功能。结合细菌、病毒丰度变化及病毒裂解释放量的关系,估算了培养体系中释放的病毒裂解产物的利用率(占其裂解细胞总量的比例)为37.52-68.21%。这些说明浮游病毒的裂解致死功能及释放的裂解产物会是该生态系统中非常重要的一类生态因子,而在之前往往缺乏对许多自然海区中病毒裂解产物的生态效应的关注。 (3)研究调查了富营养海区病毒裂解产物对于自然细菌群落的影响。结果显示,由浮游细菌受病毒感染释放的裂解产物对应的碳量大约为2.12-7.67μg/L/day,这明显与寡营养地区的影响程度不同;在模拟原位环境进行的培养实验中,该部分病毒裂解产物的利用显著影响着自然浮游细菌的种群变化,包括一些在近岸环境中常出现的细菌类群Piscirickettsiaceae和Flavobacteriaceae。结合细菌、病毒丰度变化及病毒裂解释放量的关系,估算了研究区域内释放的病毒裂解产物的利用率(占其裂解细胞总量的比例)为22.47-81.25%;这稍高于我们之前研究的寡营养地区。这些结果表明富营养环境水体中的病毒裂解产物对维持浮游细菌生长和群落多样性等方面具有较为突出的生态作用。 (4)研究描述了一株Dinoroseobacter shibae DFL12的噬菌体——vB_ DshP-R1,它是第一株可感染玫瑰杆菌中Dinoroseobacter属的烈性噬菌体。基于电镜观察和基因组序列分析,vB_ DshP-R1是属于短尾病毒科中的代表类群N4-like噬菌体。同目前已有的海洋N4-like噬菌体相比,尽管它们分离的环境相差甚远,但vB DshP-R1基因组结构同其他海洋N4-like噬菌体同源性高,包括相对保守的转录基因,DNA代谢基因,DNA复制基因等。本研究证实了海洋生态系统中一类非常保守的N4-like烈性噬菌体;构建此类海洋优势细菌与保守噬菌体的侵染体系,将进一步有助于我们了解海洋病毒侵染与细菌抵抗病毒侵染机制;也为能够系统性地研究海洋病毒裂解产物的生态效应奠定基础。