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                宏病毒组|宏病毒组助力土壤病毒研究!

                来源:admin    发布时间:2020-07-17   阅读数:966

                土壤拥有地球上最多样化的微生物群落,这些微生物对于土壤的形成发育、物质循环、肥力演变以及植物生长等均有重大影响,由此一直备受学者关注。但是,目前土壤微生物群落的研究对象主要是细菌和真菌,而土壤病毒由于其难分离培养,相关研究仍然非常匮乏。随着科技水平的提高,针对病毒的研究手段越来越多,研究思路和研究方向也在不断变化,下面给大家分享近几年的几篇高分土壤病毒文章,可以通过这几篇文章来了解土壤病毒的研究进展,并为后续相关研究提供研究思路。

                宏病毒组|宏病毒组助力土壤病毒研究成果图

                发表时间:2018.1

                发表期刊:11.776


                土壤为微生物群落提供了多元化的生态系统,是地球生化循环的重要部分。目前关于土壤微生物的研究基本集中在细菌与真菌,其实病毒在土壤中的多样性不亚于细菌,并与细菌的生命进化等息息相关。本综述将比较海洋与土壤的病毒多样性和生态意义,特别是噬菌体对宿主的进化轨迹的影响,并且展望土壤病毒学未来的研究方向与难点。

                 海洋与土壤生态系统中的病毒展示图
                图1.海洋与土壤生态系统中的病毒

                目前海洋病毒学的发展迅速,已经进展到病毒功能研究并与生态系统关联,而土壤病毒学也需要以类似的方式发展。病毒检测技术也需要提高,特别是适用于研究噬菌体与宿主相互作用的技术。此外,加深对土壤病毒的研究有助于去理解人类病原体。最后,相比于广泛描述性研究,基于假设的研究更有利于了解病毒在土壤微生物的作用。

                海洋病毒图

                发表时间:2018.11

                发表期刊:12.353


                在全球环境中,包括海水、淡水和土壤中发现了不少体积比细胞有机体还大的病毒,这些病毒被称为巨病毒(nucleocytoplasmic large DNA viruses, NCLDV)。作者采用不依赖培养的“微型宏基因组”方法从土壤中获得16个巨病毒基因组,扩展了对巨病毒的认知。

                MCP构建进化树图
                图2.MCP构建进化树


                值得注意的是在常规宏基因组发现的MCP与微型宏基因组中找到的MCP没有任何匹配结果,揭示了土壤中巨病毒的潜在多样性。

                RNA病毒图

                发表时间:2019.11

                发表期刊:9.58


                RNA病毒在环境中较少被研究,因为它们一般不会在针对DNA测序研究中被提取到。在某些生态系统中,已经有RNA病毒对群落和生态系统过程的影响能与DNA病毒相提并论甚至更甚的观点。

                RNA病毒进化树图
                图3.RNA病毒进化树


                通过在对照试验基础上重现从多个土壤生境和时间点得到的土壤宏转录组数据,对RNA病毒的多样性认知程度得到了加深。系统发育分析表明,真菌是本文草地土壤中最常见的RNA病毒宿主。真核生物、RNA噬菌体和病毒的丰度在几天内的变化表明,整个土壤群落都可以对资源的变化做出迅速的反应,碳输入(来源于根的小分子量碳输入和来源于凋落物的大分子碳输入)可能会影响真核生物和细菌的丰度模式,而这些反过来又可能决定了RNA病毒和噬菌体动力学。

                 

                总结

                从以上三篇文章的研究思路可以发现,土壤病毒的研究正在逐渐深入:从病毒鉴定到病毒多样性再到病毒功能研究,逐步加深了人们对土壤病毒的认识。而现在,宏病毒组学(Virome)的兴起又为土壤病毒的深入研究提供了一个新的手段,宏病毒组突破了传统技术方法的局限,直接以土壤中所有病毒的遗传物质为研究对象,能快速准确的鉴定样本中所有的病毒组成,是发现新病毒、研究病毒群体结构、多样性、监控病毒变异和进化研究,探索病毒之间以及与环境及宿主之间的关系的有力手段。



                参考文献

                [1] Pratama A A , Van Elsas J D . The ‘Neglected’ Soil Virome – Potential Role and Impact[J]. Trends in Microbiology, 2018:S0966842X17302779.

                [2] Frederik, Schulz, Lauren, et al. Hidden diversity of soil giant viruses.[J]. Nature Communications, 2018.

                [3] Starr EP, Nuccio EE, Pett-Ridge J, Banfield JF, Firestone MK: Metatranscriptomic reconstruction reveals RNA viruses with the potential to shape carbon cycling in soil. Proc Natl Acad Sci U S A 2019, 116(51):25900-25908.

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