两类海洋玫瑰杆菌噬菌体的感染特性与基因组学研究

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本研究以六株海洋玫瑰杆菌作为宿主菌,从南海北部海水中分离获得一批玫瑰杆菌噬菌体,分别对分离到的EE36phi2、DSS3phi3、RDp01、RDp07和DSp06五株噬菌体开展了感染特性和基因组学等方面的分析和鉴定。  五株噬菌体都有一个对称的头部和长度不一的尾部。从形态分类上它们均属于有尾噬菌体目(Caudovirales),其中EE36phi2和DSS3phi3属于病毒分类学中的长尾噬菌体科(Siphoviridae),RDp01、RDp07和DSp06属于病毒分类学中的短尾噬菌体科(Podoviridae)。  RDp01、RDp07、DSp06和EE36phi2不仅可以感染原分离宿主还能感染其他受试菌,相比已报道的玫瑰杆菌长尾噬菌体和N4-like噬菌体,具有宿主广泛性;而在受试的六株玫瑰杆菌中DSS3phi3仅能感染原始分离菌株DSS-3,具有较强的宿主专一性。  本研究对上述五株噬菌体进行了全基因组测序与注释。比较基因组学分析发现DSS3phi3与EE36phi2的基因组序列高度相似,而且与两株海洋玫瑰杆菌(Sulfitobacterpseudonitzschiae H3与Ruegeria mobilisS1942)基因组中的片段高度相似。利用丝裂霉素诱导及透射电镜观察实验证明细菌H3可产生形态类似于DSS3phi3与EE36phi2的长尾噬菌体(前噬菌体标记为proH3,诱导产生的噬菌体标记为phiH3)。四株噬菌体或者前噬菌体在系统发育分析中形成独立的进化分支且和其他玫瑰杆菌噬菌体的进化距离较远,推测它们可能代表新的噬菌体类群,暂命名为DSS3phi3-like噬菌体。DSS3phi3和EE36phi2感染宿主都能形成溶原性(即噬菌体基因组插入宿主基因组),而且溶源菌株能自发诱导释放游离噬菌体。实验证明S.pseudonitzschiae H3也能自发诱导产生游离噬菌体phiH3。经过噬菌体和宿主同源臂序列分析确定四株DSS3phi3-like噬菌体在宿主基因组的插入位点为均为一个tRNA。  RDp01、RDp07和DSp06三株噬菌体的基组大小、G+C含量、基因组成和结构均与已报道的N4-like噬菌体高度相似,确证它们属于N4likevirus噬菌体属。对43个N4-like噬菌体(其中包括10个玫瑰杆菌的N4-like噬菌体,33个其他细菌的N4-like噬菌体)的全基因组进行分析结果显示,43个N4-like噬菌体共享18个核心基因,而10个玫瑰杆菌N4-like噬菌体共享38个核心基因。N4-like玫瑰杆菌噬菌体共有的38个核心基因占每个噬菌体全基因组70%的长度,说明玫瑰杆菌的N4-like噬菌体具有很高的保守性。基于核心基因的系统发育分析结果表明本研究中的RDp01、RDp07和DSp06三个噬菌体代表玫瑰杆菌N4-like噬菌体中的两个新枝,说明玫瑰杆菌的N4-like噬菌体可能具有更广泛的未知多样性。
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