我所在旱地黑土T4型噬菌體研究上取得突破
病毒是地球上數量最多的生命體，在控制寄主群落演替、遺傳基因的水平移動、生物進化和地球生物化學循環中起到重要的作用。細菌病毒（噬菌體）數量上一般是細菌的10倍左右，被認為是地球上數量最多的病毒類型。盡管噬菌體廣泛存在，但與具有細胞結構的微生物相比，對其基因多樣性研究甚少。究其原因一方面與傳統噬菌體研究依賴于分離培養，但環境中的細菌大多數尚處于難培養狀態，限制了噬菌體的獲得；另一方面也與噬菌體基因中沒有發現諸如像原核生物16S rDNA和真核生物18S rDNA中存在共有的保守序列，用于通用引物設計有關。但最近研究發現，噬菌體某些家族的結構或功能蛋白質氨基酸片段序列高度保守，利用這些保守片段氨基酸序列設計引物，可以直接PCR擴增出不同噬菌體家族基因序列，用于噬菌體生態學研究。其中編碼噬菌體主要殼蛋白的g23基因被認為是研究T4型噬菌體基因多樣性和群落結構的重要分子標記基因。
自從2005年法國科學家首次采用兼并性引物MZIABis和MZIA6，從海水中直接PCR擴增出g23基因，建立了5個海洋新類群以來，先后有多國學者對稻田土壤和田面水、湖泊水體等環境條件下的T4型噬菌體基因組成開展了研究工作，并建立了多個基于不同生態環境下的T4型噬菌體新類群。盡管采用PCR技術從稻田土壤中已經獲得了大量的g23基因，但2008年美國學者撰文指出，他們曾采用PCR技術未能從旱地土壤中獲得g23基因，認為從稻田土壤中獲得g23基因的結果很難認同為是針對純粹土壤環境的研究，原因在于稻田長期有水層存在，與海洋具有相似的水環境特征。
東北地理與農業生態研究所王光華課題組在基于前期研究稻田土壤T4型噬菌體g23基因基礎上，針對海倫農業生態實驗站的不同施肥方式的定位實驗土壤樣品，以及從7個不同緯度黑土農田采集的土壤樣品，進行了T4型噬菌體g23基因研究工作，成功地獲得了152條噬菌體g23基因。發現旱地黑土農田g23基因分布與其在海洋和湖泊水體環境中完全不同，與稻田環境相近，但也有多個新的黑土類群存在。采用Unifrac方法分析不同環境條件下的T4型噬菌體群落結構發現，T4型噬菌體在陸地生態系統較海洋環境分布廣泛，表明陸地生態環境中具有豐富的噬菌體基因資源；另外，從T4型噬菌體在稻田和旱地黑土中群落結構差異明顯，且其在東北稻田與東北旱地黑土中分布相對較近的研究結果，說明在陸地生態系統中T4型噬菌體群落結構受到地理環境和生態過程的雙重影響。
該研究得到國家自然科學基金的資助，研究成果先后發表在Biology and Fertility of Soils (2011, 47:273-282)和Soil Biology and Biochemistry (2011, doi:10.1016/j.soilbio.2011.05.005)等國際期刊上。
圖. 不同生態環境下T4型噬菌體群落分布特征的Unifrac分析
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