2026年3月27日，李猛教授课题组在《Environmental Science & Technology》上发表题为“Insights into the arms race between prokaryotic hosts and their viruses in mangrove ecosystem”的研究论文。高等研究院李猛教授为文章的通讯作者，博士生谷承翔和硕士生古嘉正为共同第一作者，深圳大学为独立完成单位。

原核生物与病毒之间存在持续的协同进化关系，这种相互作用推动了宿主多样化免疫机制与噬菌体复杂反防御策略的不断演化。红树林湿地作为地球上最具生产力的生态系统之一，蕴藏着极为丰富的微生物多样性，其多变且资源充足的环境为研究病毒与宿主之间的“军备竞赛”提供了理想场所。本研究整合了中国福田红树林栖息地的宏基因组与宏转录组数据，旨在解析微生物群落及其相关病毒防御系统的动态变化。

通过对40个沉积物样品进行宏基因组测序，研究共获得1334个非冗余的中高质量组装基因组。分析结果显示，原核生物群落受沉积深度和季节的显著影响，其中深度的影响更为突出。从宏基因组数据中共识别出149010个病毒序列片段，其中仅有6266个可预测其宿主，表明红树林湿地中存在大量未知病毒。

在324个沉积物原核生物基因组和140个病毒序列片段中，分别鉴定出604个和146个防御系统，其中最常见的为限制-修饰（RM）系统（图1）。系统发育分析提示，病毒编码的RM系统可能源自其预测宿主以外的谱系。值得注意的是，携带防御系统的原核生物与病毒在相对丰度上均与沉积深度呈显著相关：随着深度增加，携带防御系统的原核生物相对丰度比例上升，而病毒的比例则下降。

图1. 红树林栖息地中原核生物和病毒的防御系统的分布情况

宏转录组分析显示，40%的原核生物防御基因与37%的病毒防御基因存在转录表达，部分防御系统基因的表达呈现季节或深度依赖性。在转录水平上，病毒编码的Abi、RM和SoFic系统显著高于原核生物中相应系统。通过将原核生物与病毒来源的防御系统在大肠杆菌BL21菌株中进行异源表达，获得了不同抗噬菌体活性的实验证据。

本研究系统探究了红树林沉积物中原核生物与病毒编码的防御系统，结合宏基因组与宏转录组数据揭示了其分布模式与表达规律，并通过实验验证了防御系统的抗噬菌体功能，拓展了对红树林沉积物中原核生物-病毒“军备竞赛”的认知。

本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市医学研究基金、深圳大学2035卓越研究计划及深圳大学合成生物学研究中心的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c14802