海洋所揭示海洋腐蝕生物膜中病毒多樣性及其對材料腐蝕的潛在影響
近日,國際期刊Environmental Research刊發(fā)了海洋關鍵材料重點實驗室在微生物腐蝕領域的最新研究成果,揭示海洋腐蝕生物膜中病毒多樣性及其對材料腐蝕的潛在影響。
微生物腐蝕是材料受附著生物膜中微生物群落及其代謝活動而影響的腐蝕破壞現(xiàn)象。病毒是海洋生態(tài)系統(tǒng)中廣泛存在的微生物,但目前關于微生物腐蝕的研究大多集中于細菌、古菌、真菌等微生物,病毒對微生物腐蝕貢獻的研究仍處于空白。
研究團隊采用生物信息學的方法分析了來自八種不同材料生物膜中的53個宏基因組,發(fā)現(xiàn)了材料表面生物膜中病毒的多樣性及其與細菌等腐蝕微生物的潛在相互關系。存在于生物膜中的病毒主要為Caudoviricetes綱,此外還存在多個潛在的新穎病毒類群。宿主分析結果表明病毒可能會感染多種腐蝕相關的微生物,包括硫酸鹽還原菌、硝酸鹽還原菌和鐵氧化菌,病毒攜帶的輔助代謝基因可能通過促進這些腐蝕微生物的代謝尤其是硫酸鹽還原、硝酸鹽還原及鐵氧化等過程影響腐蝕,甚至可能通過水平基因轉移增強宿主對金屬和抗生素的抗性。
該研究首次將病毒納入到海洋微生物腐蝕體系中,指出病毒在腐蝕生物膜的潛在作用,為深入理解微生物之間的相互作用關系及其共同影響下的材料腐蝕過程提供了新思路,為海洋工程材料防護技術創(chuàng)新和微生物腐蝕檢監(jiān)測技術發(fā)展提供了新視角。

Caudoviricetes綱病毒的系統(tǒng)發(fā)育樹
(a來自不同材料的97個vOTUs構建的系統(tǒng)發(fā)育樹。b來自不同材料和NCBI中能夠注釋到科水平的Caudoviricetes綱參考序列構建的系統(tǒng)發(fā)育樹)

病毒輔助代謝基因?qū)α蛩猁}還原菌、硝酸鹽還原菌和鐵氧化菌三類腐蝕微生物的影響
海洋關鍵材料重點實驗室碩士生李程鵬為論文第一作者,中國科學院海洋研究所張瑞永研究員和自然資源部第三海洋研究所董西洋研究員為共同通訊作者。共同作者包括中國科學院海洋研究所張一夢、江淑晴,自然資源部第三海洋研究所彭用一、韓迎春,廈門大學史文卿。研究得到了國家自然科學基金等項目資助。
論文信息:
Chengpeng Li, Yimeng Zhang, Wenqing Shi, Yongyi Peng, Yingchun Han, Shuqing Jiang, Xiyang Dong*, Ruiyong Zhang*,
Viral diversity within marine biofilms and interactions with corrosive microbes, Environmental Research, Volume 263, Part 1, 2024, https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119991.?
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