化学前噬菌体诱导可选择性去除浮游马尾藻衍生多物种生物膜中的弧菌

《Environmental Microbiome》：Chemical prophage induction selectively removes Vibrio from a pelagic Sargassum-derived multispecies biofilm

　　

摘要

背景

在过去的15年里，大西洋中的浮游马尾藻的分布范围大幅扩展，且出现大规模繁殖现象。这种藻类的微生物群能够提供共生功能，这些功能被认为有助于其生态上的成功。最新研究显示，与马尾藻共生的细菌中整合型前噬菌体含量高于周围海水中的水平，而且这些前噬菌体可被化学物质和紫外线处理所诱导。

结果

在此研究中，我们构建了一种源自马尾藻的体外多物种生物膜，其中包含了与马尾藻相关的优势异养微生物，以此探究前噬菌体诱导对马尾藻微生物群组成的影响。我们通过计算化学诱导处理（使用丝裂霉素C）组与未诱导对照组的病毒-宿主比率来量化诱导程度，并在丝裂霉素C处理后分析了微生物群组成及代谢特征。化学诱导使得与弧菌门基因组相关的病毒基因组的丰度和病毒-宿主比率显著上升。与此同时，生物膜的微生物群组成也发生了变化，弧菌的丰度下降，为伪Alteromonas属、Alteromonas属和Cobetia属的其他生物膜成员提供了生存空间。被诱导产生的与弧菌相关的噬菌体编码了参与群体感应、生物膜形成、毒力以及宿主代谢的基因。此外，诱导还导致17个代谢模块的缺失，其中包括与能量代谢和氮利用相关的功能。

结论

由于马尾藻微生物群中溶原状态的频率很高，且前噬菌体容易被化学物质和紫外线诱导，这些研究结果表明，前噬菌体的整合与诱导是影响马尾藻微生物群结构及其功能特征的机制，这可能有助于微生物群在环境变化时保持灵活性。