2026年4月3日，李猛教授团队在自然指数期刊《Environmental Science & Technology》发表题为“From field metagenomes to mutant genomes: coevolution of cyanophages and Synechococcus in estuarine ecosystems”的研究论文。该研究以中国四个代表性河口生态系统为研究对象，结合环境宏基因组分析与实验室进化实验，从自然环境和培养体系两个层面系统解析了蓝细菌噬菌体与聚球藻之间的互作关系及其共同进化特征。深圳大学高等研究院李猛教授和香港科技大学曾庆璐教授为论文共同通讯作者，博士生谭依莎为第一作者，合作单位包括深圳大学和香港科技大学。

蓝细菌是水生生态系统中最重要的光合微生物类群之一。其中，聚球藻（Synechococcus）广泛分布于海洋及河口环境，在碳循环等生物地球化学循环中发挥着关键作用。蓝细菌噬菌体与其宿主蓝细菌相互作用已成为研究生态和进化的重要模型。尽管海洋环境中蓝细菌噬菌体的分布和功能已得到较多关注，但河口生态系统具有盐度混合、营养盐波动强和季节变化显著等特点，相关环境中蓝细菌噬菌体的多样性及其与宿主的互作和适应机制仍缺乏系统认识。在本研究中，团队对来自中国四个河口的42个宏基因组样品进行了系统分析，共组装获得83个蓝细菌噬菌体基因组，并发现这些河口来源的蓝细菌噬菌体携带了较为丰富的辅助代谢基因（auxiliary metabolic genes, AMGs）库，暗示其可能具备更强的环境适应和宿主调控潜力。与此同时，研究者使用在河口近岸和大洋表层广泛分布的代表性菌株蓝细菌门的聚球藻Synechococcus WH7803为研究对象，通过实验室进化实验获得了18株具有噬菌体抗性的聚球藻突变株，并对其进行了全基因组测序分析（图1）。结果显示，宿主在抵抗噬菌体感染过程中会反复靶向特定功能位点，其中与碳水化合物代谢相关的 rfbA 基因以及与光合作用能量传递相关的 cpeT 基因突变，不仅出现在实验室获得的抗性突变株中，也在环境宏基因组获得的蓝细菌基因组中重复出现。该结果表明，这些基因可能是河口环境中聚球藻应对噬菌体选择压力的关键突变位点。

本研究将环境宏基因组样品与实验室进化实验验证相结合，为理解河口生态系统中蓝细菌噬菌体与聚球藻之间的相互作用和进化特征提供了新的机制性证据。该工作不仅拓展了我们对河口病毒多样性与功能潜力的认识，也为理解微生物群落稳定性、遗传多样性维持以及河口生态系统中的物质循环过程提供了新的视角。该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、深圳大学2035卓越研究计划、深圳大学合成生物学研究中心、香港研究资助局及河套深港科技创新合作区的支持。

原文链接： https://doi.org/10.1021/acs.est.5c12277

图1. 河口生态系统中蓝细菌噬菌体和聚球藻的共同进化

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