单细胞技术揭示病毒如何“助力”微生物降解污染物
单细胞技术揭示病毒如何“助力”微生物降解污染物
近日，中国科学院广州地球化学研究所研究员罗春玲、副研究员李继兵团队，以石油污染土壤中的甲基萘为研究对象，从具有同位素同化活性的单细胞入手，将功能微生物识别、细胞分选与基因组分析相衔接，为解析复杂土壤体系中的病毒-宿主互作提供了新的研究途径。相关成果发表于《环境科学与技术》（ Environmental Science & Technology ），并入选期刊副封面。
相关成果入选期刊副封面。研究团队供图
微生物驱动的生物降解是土壤有机污染物自然衰减与生物修复的重要基础。这一过程不仅取决于降解微生物自身的代谢能力，也受到其所处生态互作网络的影响。病毒广泛存在于土壤中，是微生物生态互作网络的重要组成部分，但其与活跃降解微生物的关联及对污染物转化的潜在影响，此前仍缺乏清晰认识。
为此，研究团队将拉曼激活细胞分选—稳定同位素探针技术（RACS-SIP）与单细胞基因组学相结合，追踪污染物降解过程中的病毒—微生物关联及潜在代谢联系。微宇宙实验显示，甲基萘在36天内的去除率最高达到80%，并伴随微生物与病毒群落组成的明显变化。利用RACS-SIP识别并分选功能微生物后，研究团队将 Ochrobactrum 确定为参与甲基萘代谢的重要候选功能类群，并发现其与一种未分类的有尾噬菌体纲噬菌体存在潜在关联。
基因组功能分析进一步提供了病毒参与宿主代谢的线索：相关病毒携带醛脱氢酶、脱羧酶等潜在代谢相关基因，宿主则拥有邻苯二酚和龙胆酸等芳香化合物代谢的遗传潜力。这提示病毒与宿主之间可能存在与污染物转化相关的代谢联系，但相关基因的具体催化功能及其对甲基萘降解的实际贡献，仍有待进一步验证。
该研究通过单细胞技术，将污染物来源碳的同化活性、功能微生物身份与病毒关联信息连接起来，把污染物降解研究的视野从微生物本身拓展至其关联病毒，为理解土壤污染物转化中的多类群互作提供了新视角，也为后续探索病毒-宿主协同作用及生物修复策略提供了方法参考。
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.6c09032