温度调控虾肠道中裂解性噬菌体与副溶血性弧菌的共存策略及其对肠道微生物多样性的影响

《Microbiome》：Temperature-dependent phage-bacterium coexistence strategy mediates the intestinal microbial community diversity in shrimp

　　

摘要

背景

肠道细菌群的多样性与宿主健康密切相关。噬菌体-细菌相互作用是决定这一多样性的关键因素，而温度是影响这些相互作用的关键环境因素。在较高温度条件下，副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）等病原细菌在虾类养殖系统中大量增殖，而具有密度依赖性感染动态的噬菌体却无法有效控制细菌数量，导致消化系统疾病反复发作。本研究从虾肠道中分离了一株副溶血性弧菌T6株（VP）及其裂解性噬菌体（VP-T6a），并采用整合组学分析探讨温度如何在感染过程中调控噬菌体与副溶血性弧菌的相互作用，以及这些温度依赖性的动态变化如何影响肠道微生物多样性。

结果

在体外实验中，VP-T6a在相对较低的温度（20°C–33°C）下能够高效复制，其数量增加，VP密度降低，感染复数（MOI）升高。然而，在与VP-T6a共培养过程中出现了噬菌体抗性VP变异株，阻止了VP群体的完全裂解。在较高温度（35°C–37°C）条件下，VP-T6a吸附至VP后其包装相关基因的表达受到抑制，导致无法产生子代噬菌体。因此，VP继续正常复制并增加数量，而VP-T6a数量下降，导致MOI降低。在最优MOI范围（0.001–0.01）内，VP-T6a与VP共培养产生了最高的子代噬菌体滴度。在体内实验中，温度同样调控了虾肠道内VP-T6a与VP的相互作用。两种温度依赖性的相互作用模式对肠道微生物优势类群产生了不同的影响。在低温条件下，VP-T6a减少了VP对微生物网络的影响，而这一效应在高温条件下不存在。此外，与高温相互作用模式相比，低温相互作用模式更能有效地提高虾肠道细菌群落中确定性过程（确定性生态过程）的贡献度。

结论

本研究揭示了虾肠道中一种温度依赖性的噬菌体-细菌共存策略，该策略在噬菌体及其细菌宿主之间维持了动态平衡。在较高温度下，噬菌体无法抑制副溶血性弧菌的增殖，这可能削弱肠道微生物群落对外源入侵的抵抗力，从而对虾的消化道健康构成潜在风险。

视频摘要

背景

肠道细菌群的多样性与宿主健康密切相关。噬菌体-细菌相互作用是决定这一多样性的关键因素，而温度是影响这些相互作用的关键环境因素。在较高温度条件下，副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）等病原细菌在虾类养殖系统中大量增殖，而具有密度依赖性感染动态的噬菌体却无法有效控制细菌数量，导致消化系统疾病反复发作。本研究从虾肠道中分离了一株副溶血性弧菌T6株（VP）及其裂解性噬菌体（VP-T6a），并采用整合组学分析探讨温度如何在感染过程中调控噬菌体与副解血性弧菌的相互作用，以及这些温度依赖性的动态变化如何影响肠道微生物多样性。

结果

在体外实验中，VP-T6a在相对较低的温度（20°C–33°C）下能够高效复制，其数量增加，VP密度降低，感染复数（MOI）升高。然而，在与VP-T6a共培养过程中出现了噬菌体抗性VP变异株，阻止了VP群体的完全裂解。在较高温度（35°C–37°C）条件下，VP-T6a吸附至VP后其包装相关基因的表达受到抑制，导致无法产生子代噬菌体。因此，VP继续正常复制并增加数量，而VP-T6a数量下降，导致MOI降低。在最优MOI范围（0.001–0.01）内，VP-T6a与VP共培养产生了最高的子代噬菌体滴度。在体内实验中，温度同样调控了虾肠道内VP-T6a与VP的相互作用。两种温度依赖性的相互作用模式对肠道微生物优势类群产生了不同的影响。在低温条件下，VP-T6a减少了VP对微生物网络的影响，而这一效应在高温条件下不存在。此外，与高温相互作用模式相比，低温相互作用模式更能有效地提高虾肠道细菌群落中确定性过程的贡献度。

结论

本研究揭示了虾肠道中一种温度依赖性的噬菌体-细菌共存策略，该策略在噬菌体及其细菌宿主之间维持了动态平衡。在较高温度下，噬菌体无法抑制副溶血性弧菌的增殖，这可能削弱肠道微生物群落对外源入侵的抵抗力，从而对虾的消化道健康构成潜在风险。

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