第二届全国土壤修复大会

铬污染土壤中噬菌体-宿主细菌群落响应及耐受机制
The Response and Tolerance Mechanism of Soil Phage-Bacterial
Community to Chromium-Induced Stress
叶茂¹，黄丹¹，俞萍锋²，蒋新¹，Alvarez P.J.J. ^2
1 中国科学院南京土壤研究所，土壤化学与环境保护研究室
² 美国Rice大学，土木与环境工程系
通讯作者：jiangxin@issas.ac.cn

摘要：噬菌体 (Bacteriophage) 是一类专性捕食活体细菌或古细菌的病毒，其长度通常在20~200 nm，在土壤、水、空气乃至人/动物体表、口腔、肠道内均有大量定殖。据估算环境中噬菌体总数量级约为10³¹。国内外学者针对养分胁迫、深海高压、极端气候等环境条件下，噬菌体-宿主群落组成及多样性变化机制，已有较多报道。已有研究表明，噬菌体-宿主群落共同应对逆境的响应特征，能够反映环境因子的胁迫压力。探究重金属胁迫下土著噬菌体-宿主群落生态响应过程，对于表征污染物毒性具有重要指示意义。本研究以位于四川泸州和甘肃张掖等铬渣污染场地作为典型研究对象，结合宏基因组学、宏病毒组学和分子生物学等技术，探明两处铬污染土壤中病毒群落主要以长尾（Siphoviridae）、短尾（Podoviridae）、肌尾（Myoviridae）噬菌体占据优势生态位，噬菌体-宿主群落种类结构多样性指数，随土壤有效铬浓度增加均显著下降；基于Crispr-space宿主预测，揭示噬菌体匹配的77个寄主属主要以变形菌门和放线菌门为主；同时发现在高铬污染胁迫下，噬菌体-宿主交互作用逐渐由“捕食关系”转向“互利共生”；其中侵染高抗性宿主、多价噬菌体（Polyvalent Phage）与溶源策略（Lysogenic strategy）是铬污染场地中噬菌体群落主要的逆境适应机制；并且噬菌体作为重金属抗性基因储存库，可通过溶源转化促进抗性基因在宿主群落间的传播，进而实现对宿主抵御重金属毒害能力的调控。该研究结果可为重金属污染土壤微生物修复技术的发展提供新的理论思路和科学依据。
关键词：铬、土壤、噬菌体、宿主、耐受机制
作者简介：叶茂博士/副研究员，中国科学院南京土壤研究所。研究领域：污染土壤中病毒-宿主群落交互作用机制。以第一或通讯作者在Microbiome、Environ. Inter.等期刊发表论文22篇（JCR一区11篇）；一作获得授权国家发明专利7件；2021年8月担任Frontiers in Microbiology，Guest Editor。主持国家重点研发计划课题、江苏省优青、国家面上基金、中科院设备研发青年人才项目、省环保厅重点项目等。获中国土壤学会优秀青年学者、江苏省333工程第三层次称号等。Yemao@issas.ac.cn。