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淡水湖泊生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵功能（如碳、氮、磷循環(huán)及水質(zhì)維持）在很大程度上依賴于微生物群落互作網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)平衡及其相互作用，且易受人類(lèi)活動(dòng)和環(huán)境脅迫的影響。病毒是微生物界的重要調(diào)控者，通過(guò)“殺死贏家”（裂解型）和“寄生贏家”（溶原型）等策略調(diào)控宿主多樣性、適應(yīng)性及生態(tài)功能，同時(shí)其攜帶的輔助代謝基因可影響宿主的代謝過(guò)程。盡管環(huán)境脅迫會(huì)調(diào)控病毒-宿主相互作用，但多重環(huán)境脅迫的協(xié)同作用下，互作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的復(fù)合效應(yīng)特征尚不明確。
中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所徐軍研究員團(tuán)隊(duì)采用中宇宙模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，模擬了淡水湖泊食物網(wǎng)的多營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)和多重環(huán)境脅迫因子處理。結(jié)果表明，病毒對(duì)多重環(huán)境脅迫具有高度敏感性，其中營(yíng)養(yǎng)鹽與殺蟲(chóng)劑的協(xié)同作用顯著降低了病毒多樣性（圖1A），并提高了溶原型噬菌體的相對(duì)豐度，而在單一脅迫處理時(shí)這種效應(yīng)并不顯著（圖1B）。多重環(huán)境脅迫顯著改變了病毒群落結(jié)構(gòu)，形成群落分化（圖1C）。變暖以及營(yíng)養(yǎng)鹽—殺蟲(chóng)劑復(fù)合脅迫均導(dǎo)致病毒–細(xì)菌互作網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和穩(wěn)定性顯著降低（圖1D），且顯著影響病毒輔助代謝基因的豐度與組成（圖1E）。病毒作為微生物群落與生物地球化學(xué)循環(huán)的重要調(diào)控者，對(duì)多重脅迫表現(xiàn)出較高敏感性，并通過(guò)生活史策略及輔助代謝基因組成與豐度變化，將環(huán)境壓力傳遞至宿主代謝環(huán)節(jié)，從而潛在影響碳循環(huán)等關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性。
圖1 研究結(jié)果
該研究成果以“Metagenomic analysis reveals how multiple stressors disrupt virus–host interactions in multi-trophic freshwater mesocosms”為題發(fā)表于Nature Communications（文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63162-2）。水生所王韜特別研究助理為論文的第一作者，徐軍研究員和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張敏副教授為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作項(xiàng)目、江西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。