温和噬菌体作为动态生态武器塑造铜绿假单胞菌种内竞争与克隆优势

《The ISME Journal》：Temperate bacteriophages shape intraspecies competition during Pseudomonas aeruginosa Infection

　　

摘要

温和噬菌体越来越被认为在微生物进化中发挥着重要的驱动作用。然而，它们在感染过程中介导同一物种成员间竞争的作用仍知之甚少。铜绿假单胞菌（Pa）是一种与急慢性感染相关的机会性病原体，在感染者体内常表现出克隆优势，提示存在有效排除同种竞争者的机制。本研究探讨了温和噬菌体对临床铜绿假单胞菌分离株种内竞争的贡献。对一系列临床菌株过滤后的无细胞上清液进行筛选发现，不依赖细胞的拮抗作用普遍存在，大多数菌株能抑制至少另一种铜绿假单胞菌分离株的生长。易感性强烈依赖于抽搐运动，这是一种依赖IV型菌毛的表型，同时也是大多数铜绿假单胞菌噬菌体的主要受体。噬菌斑试验证实了具有菌株特异性宿主范围的可感染噬菌体颗粒的存在。易感菌株暴露于感染性噬菌体后，会产生噬菌体诱导的小菌落变异株（pSCVs），这些变异株保留了所获得的噬菌体及其相关的抑制能力。全基因组测序显示，临床分离株中存在广泛的原噬菌体多样性和镶嵌性，支持了一种模型，即多溶原性扩展了竞争潜力。利用同基因pSCV系统和小鼠伤口感染模型，我们证明获得特定温和噬菌体在体外和体内均可赋予竞争优势。这些发现确立了温和噬菌体作为塑造种内竞争的动态生态武器，为铜绿假单胞菌感染过程中克隆优势提供了机制基础，并突出了原噬菌体在构建微生物群体结构中的广泛作用。