中国南海微型蓝细菌与蓝细菌噬菌体的遗传多样性与生态位适应性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41206131
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0604.生物海洋学与海洋生物资源
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Marine picocyanobacteria Prochlorococcus and Synechococcus are the most abundant primary producers in the world's oceans. Cyanophages (viruses that infect cyanobacteria) regulate picocyanobacterial community composition and impact global biogeochemical cycle through lysing their hosts, and influence host evolution through horizontal gene transfer. Previous studies on the genetic diversity, phyletic distribution and niche adaptation of picocyanobacteria and cyanophages mainly focused on several hotspot sea areas, while novel lineages were continuously found in other newly studied marine environments. Thus, it is worthy to conduct a comprehensive study on this topic in the South China Sea where little information was known in this field. Despite the fact that the genomics studies of cyanomyoviruses and cyanopodoviruses have delineated a comprehensive scenario of their genome contents and phage-host interactions, due to the much more divergent genomes of cyanosiphoviruses, sequencing more genomes of this cyanophage group is essential to gain a better understanding of ecology and evolution of the picocyanobacteria-cyanophage system. On the basis of previous works by the leading applicant, we propose here a study that focuses on the genetic diversity and niche adaptation of picocyanobacteria and their phages in the South China Sea. This work will provide new informations shedding light on the scientific questions as, i) what is the genetic diversity and community structures of picocyanobacteria and cyanophages in the estuary, continental shelf and oceanic basin in the South China Sea, are there novel lineages inhabiting those environments and possible niche partitioning? ii) is there co-occurrence and co-variation of picocyanobacteria and cyanophage phyletic groups, and if yes, how does it happen? iii) what is the unexplored diversity extent of cyanosiphoviruses at a genome-wide level and is there new information on the genetic exchange between cyanophages and hosts
海洋微型蓝细菌包括原绿球藻与聚球藻,是海洋中丰度最高的初级生产者。蓝细菌噬菌体对调控宿主的群落结构、驱动海洋生物地球化学循环以及影响宿主遗传进化上具有重要作用。目前对海洋微型蓝细菌及其噬菌体的遗传多样性、基因型类群组成与适应性的研究主要集中于少数热点海区,而不断在其它海域发现新的基因型说明有必要对中国南海这一缺乏相关研究的海区开展系统、全面的研究。同时,虽然蓝细菌肌尾与短尾噬菌体的基因组学研究成果丰硕,但是对长尾噬菌体基因组及其与宿主的关系缺乏深入的了解。本项目申请人将在博士论文工作的基础上探讨南海微型蓝细菌及其噬菌体的基因型类群组成与环境适应机制。本项目拟解决的关键科学问题是:1)南海河口、陆架与开阔海盆区域微型蓝细菌及其噬菌体的群落结构以及生态适应性;2)蓝细菌噬菌体与宿主的基因型类群共存、共变以及相互作用规律;3)蓝细菌长尾噬菌体在基因组水平上的多样性及其与宿主之间基因交换特征。

结项摘要

海洋微型蓝细菌是海洋中丰度最高的初级生产者,它包含的两个属,原绿球藻和聚球藻具有丰富的遗传多样性、典型的分布特征与特征鲜明的生理生态适应性。蓝细菌噬菌体是指感染蓝细菌的病毒,是目前海洋病毒生态学研究最成功的典型。本项目开展了南海微型蓝细菌及其噬菌体的多样性研究,并深入分析了蓝细菌噬菌体的基因组以及生物地理分布,取得了一些新的认识。1)研究了珠江口微型蓝细菌的多样性与群落时空变异,发现珠江口微型蓝细菌类群均为聚球藻,多样性较高,且具有显著的盐度适应性的类群分化,形成了明显的淡水类群,咸水类群与海水类群。同时,聚球藻类群对盐度的响应具有明显的季节变化,与夏冬两季冲淡水的强弱具有可验证的相关性。2)分析了南海开阔海区的原绿球藻与聚球藻的遗传类群组成,再次验证了原绿球藻的高光HLVI型的存在。3)通过比较基因组学方法研究了蓝细菌短尾噬菌体的遗传特征,深入分析了共20株蓝细菌短尾噬菌体的基因组,确定了蓝细菌短尾噬菌体的核心基因组由15个保守基因组成,泛基因组由349个基因组成;进化分析证实海洋蓝细菌短尾噬菌体主要由两个类群组成,分别是MPP-A与MPP-B类群,这两个类群具有一项明显的基因组组成差别,即前者不含有光合作用基因,后者都含有。原绿球藻短尾噬菌体都含有与碳代谢相关的基因talC,而聚球藻短尾噬菌体在同样的基因组位点却编码另一个与DNA代谢相关的基因thyX,这一差别可能是这两种宿主不同的病毒适应宿主的DNA代谢而产生的自然选择。4)深入解析了短尾、肌尾噬菌体的子类群以及原绿球藻、聚球藻在全球海洋的相对丰度。分析发现海洋蓝细菌噬菌体在不同营养条件的海域具有高度分化、结构化的群落组成,且与原绿球藻和聚球藻的群落结构显著相关,虽然肌尾噬菌体可交叉感染原绿球藻与聚球藻、而短尾噬菌体基本不能,但肌尾与短尾噬菌体的全球地理格局均受到宿主的强烈约束,因此,我们认为宿主是介导病毒适应环境与响应环境变化的主要因素,病毒与宿主具有显著的协同分布格局。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genetic Diversity of Picocyanobacteria in Tibetan Lakes: Assessing the Endemic and Universal Distributions
西藏湖泊中微微蓝藻的遗传多样性:评估地方性和普遍分布。
  • DOI:
    10.1128/aem.02611-14
  • 发表时间:
    2014-12-01
  • 期刊:
    APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Huang, Sijun;Liu, Yongqin;Jiao, Nianzhi
  • 通讯作者:
    Jiao, Nianzhi
Comparative Genomic and Phylogenomic Analyses Reveal a Conserved Core Genome Shared by Estuarine and Oceanic Cyanopodoviruses.
比较基因组和系统基因组分析揭示了河口和海洋蓝藻病毒共有的保守核心基因组
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0142962
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Huang S;Zhang S;Jiao N;Chen F
  • 通讯作者:
    Chen F

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其他文献

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黄思军的其他基金

微微型蓝细菌输出深海的通量、途径及噬菌体侵染对其沉降输出的影响
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
微微型蓝细菌输出深海的通量、途径及噬菌体侵染对其沉降输出的影响
  • 批准号:
    42176116
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
南海北部噬菌体与细菌群落的动态过程耦合研究
  • 批准号:
    41576126
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    77.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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