根据Carl Woese的三域分类学说,将生物界划分为:真核生物域(动物、植物)、细菌域和古菌域,即三域学说。目前,已报道能感染动物、植物和细菌的病毒约7000多种,而感染生物界三域之一的古菌域的病毒却仅报道约100余个。距今报道的100余个古菌病毒远不能全面反映古菌病毒的所有特性,从而导致我们对古菌病毒的认识存在严重不足。因此,发现和鉴定更多不同类型和来源的古菌病毒将丰富我们对古菌病毒这个群体的认知。

高盐环境,如海洋,盐湖,盐碱地,晒盐场和盐矿等,在地球上广泛分布,占地球表面积的70%以上。嗜盐古菌是一种生活于这类高盐环境中的极端环境微生物,是古菌的重要代表类群。2021年12月份,陈绍兴课题组从安徽某形成于晚白垩纪地层(盐层)中发现了一个能感染盐红菌属菌株LN27(Halorubrum sp. LN27)的头尾型,类似于大肠杆菌T偶数噬菌体(如T4噬菌体),的病毒,并将其命名为:VOLN27B。其头部为正二十面体结构,约64±2 nm;尾部宽约65±2 nm,长约15±1 nm(图1a)。该古菌病毒在低盐条件下(NaCl浓度<5%)失去感染能力。通过广泛筛查,发现该病毒除了能感染盐红菌属菌株LN27外,不能感染盐红菌属的其他菌株和别的属的菌株,表现出较为严格的宿主专一性。上述研究结果发表在古菌研究领域的主流专业期刊Archaea杂志上

论文链接:https://www.hindawi.com/journals/archaea/2021/8271899/

通过基因组测序,发现该病毒的基因组类型为双链环形的DNA,大小为76,891bp,在病毒基因组的两端有一段315 bp的反向重复序列。推测其基因组编码109个蛋白和4个RNA(图1b)。该古菌病毒的基因组GC含量为56.1%,远低于其宿主菌基因组的68.3%,相差10%,说明病毒(VOLN27B)和其宿主菌(Halorubrum sp. LN27)可能经历着不同的互不干涉的进化历程。通过基因共线性分析,发现该病毒与新建立的Haloferacalesvirus属病毒具有较一致的基因排列顺序(图1c)。但由于较低的序列相似性VOLN27B很可能是Haloferacalesvirus属的一病毒新物种。上述研究结果于2022年7月29日在线发表在国际主流遗传学和分子生物学专业期刊Gene杂志上

论文链接:https://www.hindawi.com/journals/archaea/2021/8271899/

古菌病毒多发现于极端环境,在此环境条件下,绝大部分动物、植物和微生物无法生存。从而使得由古菌细胞和病毒构成了不同于“三元生态系统”( 生产者-消费者-分解者)的“二元生态系统”。古菌细胞,相当于生产者;病毒,相当于分解者。古菌及其病毒构成的“二元生态系统”是研究细胞和病毒长期竞争与协同进化的宝贵材料。

陈绍兴教授为上述两篇文章的第一作者和通讯作者,安徽师范大学为上述论文的第一单位;本研究得到了重要生物资源保护与利用研究安徽省省级重点实验室开放课题的经费资助。

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1 嗜盐古菌病毒VOLN27B的形态(a)、基因组(b)和共线性分析(c)