????????蚯蚓被譽為“土壤生態(tài)系統(tǒng)工程師”，對于土壤結(jié)構(gòu)改良、有機質(zhì)分解、土壤污染修復(fù)具有重要意義，同時蚯蚓也被作為評估污染物生態(tài)風險的靈敏指示者。蚯蚓腸道微生物對于蚯蚓生態(tài)功能的發(fā)揮至關(guān)重要，為了充分利用蚯蚓的生態(tài)和生物技術(shù)效益，我們迫切需要進一步了解影響蚯蚓腸道微生物群結(jié)構(gòu)和功能多樣性的因素。

????????細菌病毒 (即噬菌體) 嚴格依賴宿主生存，是影響細菌宿主群落物種組成及代謝狀況的重要生物因素。病毒可以通過捕食作用裂解宿主，直接調(diào)節(jié)細菌的群落結(jié)構(gòu)。另一方面，病毒將遺傳物質(zhì)注入宿主體內(nèi)，在隨宿主基因組復(fù)制的過程中，病毒攜帶的輔助代謝基因也一并表達，可用于增強或重定向宿主細胞內(nèi)的資源獲取、中心碳和能量代謝等過程。

????????相較于廣泛研究的蚯蚓腸道細菌，病毒群落雖然對微生物群落結(jié)構(gòu)和功能具有重要調(diào)控作用，但是蚯蚓腸道中病毒群落物種多樣性及功能重要程度還沒有得到全面解析，尤其蚯蚓腸道病毒如何對不同的環(huán)境壓力 (如土壤污染物) 做出反應(yīng)尚不清楚。在前期研究土壤病毒組補償宿主細菌群落降解有機污染物的基礎(chǔ)上（Zheng et al., 2022, https://doi.org/10.1038/s41396-022-01188-w ; 被遴選為2022年度The ISME Journal最佳論文獎），近期南京農(nóng)業(yè)大學土壤生態(tài)學課題組胡鋒教授團隊，在國際生態(tài)學知名期刊The ISME Journal再次發(fā)表最新研究進展。

????????本研究結(jié)合宏基因組學、病毒組學、宏轉(zhuǎn)錄組學和生物信息學分析，研究了不同濃度環(huán)境有機污染物苯并[a]芘污染脅迫土壤中，蚯蚓 (Metaphire guillelmi) 腸道病毒組及其與細菌宿主的相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，苯并[a]芘毒性顯著影響蚯蚓的生理生長發(fā)育，并造成蚯蚓腸道產(chǎn)生氧化應(yīng)激效應(yīng)。低濃度苯并[a]芘暴露條件下蚯蚓腸道細菌群落基礎(chǔ)代謝活性被刺激，而在高濃度條件下則被抑制。

????????苯并[a]芘暴露顯著改變蚯蚓腸道中病毒的生活方式，在低濃度脅迫條件下，病毒以溶原性生活方式為主，而高濃度條件下，裂解性病毒占據(jù)主導(dǎo)。在低濃度條件下，細菌攜帶最多數(shù)量的抗病毒防御體系，因此導(dǎo)致病毒與細菌宿主有最少的匹配聯(lián)系，而在高濃度苯并[a]芘脅迫條件下細菌抗病毒侵染能力減弱，因此有最多的細菌-病毒對應(yīng)關(guān)系。蚯蚓腸道內(nèi)病毒群落通過攜帶的輔助代謝基因增強宿主細菌細胞膜抗性、提高細菌抗氧化能力、增強宿主代謝降解苯并[a]芘能力，協(xié)助細菌宿主應(yīng)對脅迫。本研究結(jié)果可以擴展對污染脅迫下蚯蚓腸道中噬菌體適應(yīng)策略及噬菌體-細菌復(fù)雜相互作用的認識，加深對噬菌體生態(tài)和進化作用的理解。同時為宏病毒組運用于蚯蚓土壤污染生物修復(fù)技術(shù)的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

????????該研究得到了國家自然科學基金等項目的資助。碩士生夏蓉及導(dǎo)師孫明明教授為共同一作，孫明明教授與浙江大學俞萍鋒研究員為共同通訊作者。胡鋒教授、美國工程院院士Pedro J. J. Alvarez教授等參與指導(dǎo)了該項研究。