海洋所揭示海洋腐蝕生物膜中病毒多樣性及其對(duì)材料腐蝕的潛在影響
近日,國(guó)際期刊Environmental Research刊發(fā)了海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在微生物腐蝕領(lǐng)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(duì)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(dòng)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(guān)于微生物腐蝕的研究大多集中于細(xì)菌、古菌、真菌等微生物,病毒對(duì)微生物腐蝕貢獻(xiàn)的研究仍處于空白。
研究團(tuán)隊(duì)采用生物信息學(xué)的方法分析了來(lái)自八種不同材料生物膜中的53個(gè)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(xì)菌等腐蝕微生物的潛在相互關(guān)系。存在于生物膜中的病毒主要為Caudoviricetes綱,此外還存在多個(gè)潛在的新穎病毒類(lèi)群。宿主分析結(jié)果表明病毒可能會(huì)感染多種腐蝕相關(guān)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(guò)促進(jìn)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(guò)程影響腐蝕,甚至可能通過(guò)水平基因轉(zhuǎn)移增強(qiáng)宿主對(duì)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(guān)系及其共同影響下的材料腐蝕過(guò)程提供了新思路,為海洋工程材料防護(hù)技術(shù)創(chuàng)新和微生物腐蝕檢監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展提供了新視角。

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

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(lèi)腐蝕微生物的影響
海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士生李程鵬為論文第一作者,中國(guó)科學(xué)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(guó)科學(xué)院海洋研究所張一夢(mèng)、江淑晴,自然資源部第三海洋研究所彭用一、韓迎春,廈門(mén)大學(xué)史文卿。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)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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