近日，国际生物学期刊eLife报道了中国科学院海洋研究所孙超岷课题组关于多糖诱导深海黏胶球形菌释放慢性噬菌体的研究成果。该成果首次发现多糖能够诱导微生物产生噬菌体，且该类噬菌体以慢性生命周期进行增殖，与以往报道的烈性和温和性噬菌体不同，噬菌体的释放不会裂解宿主细胞，而与宿主和谐共存，它们可能会通过潜在的辅助代谢基因重新编程宿主代谢利用多糖的过程。该研究结果为解析噬菌体在深海极端环境中发挥的重要代谢补偿功能提供新的视角。

黏胶球形菌门是一个可培养代表物种稀少，但很有研究价值的门。该谱系的成员广泛分布在许多栖息地中，包括海洋，湖泊，土壤，动物和人类肠道。尽管它们在自然界中具有广泛的分布，然而迄今为止，黏胶球形菌门只有六株菌获得纯培养，属于典型的难培养微生物。该研究利用“无机培养基+多糖”的富集策略从深海冷泉沉积物中分离了一株新的严格厌氧的深海黏胶球形菌Lentisphaerae sp. WC36，研究发现该菌株的生长严格依赖多糖，可以利用淀粉、昆布多糖等作为唯一碳源。通过生理分析、基因组分析和转录组学分析，发现多糖能够刺激菌株WC36上与噬菌体复制、组装相关基因的表达量发生显著上调，且在添加多糖的菌株WC36培养液上清中提取到大量噬菌体。该研究首次提出多糖可以诱导细菌释放噬菌体，并通过生长实验将其确定为慢性噬菌体。

多糖诱导深海黏胶球形菌WC36释放噬菌体

此外，通过噬菌体基因组测序和生理实验，发现噬菌体基因组上携带有很多与多糖代谢相关的辅助代谢基因（AMGs），表明这些慢性噬菌体可能会通过AMGs来参与宿主的多糖代谢过程，也可能以某种未知的方式影响宿主的多糖代谢。我们此前也有研究成果表明慢性噬菌体可以通过AMGs辅助深海微生物进行核酸代谢（mBio, 2023）和氮代谢（elife，2024）。因此，慢性噬菌体与宿主之间的共生关系可能在深海微生物中广泛存在。然而，在这些严格厌氧的深海微生物中，很难进行更多的实验来证明AMGs辅助宿主代谢和噬菌体增殖的机制。在未来的工作中，我们需要构建这些严格厌氧宿主菌株的遗传操作系统，以揭示慢性噬菌体与宿主的互利共生关系。

菌株WC36和zth2释放的慢性噬菌体基因组结构示意图

中国科学院海洋研究所为论文第一完成单位，实验海洋生物学重点实验室博士后王崇为第一作者，孙超岷研究员为通讯作者。研究得到了基金委创新群体、国家基金委重大研究计划、崂山实验室科技创新计划、山东省青年科学基金、山东省泰山学者特聘专家和青年专家等项目联合资助。

相关论文：

Chong Wang, Rikuan Zheng, Tianhang Zhang, Chaomin Sun*. Polysaccharides induce deep-sea Lentisphaerae strains to release chronic bacteriophages. eLife, 2024, Doi: 10.7554/eLife.92345.

论文链接：https://doi.org/10.7554/eLife.92345