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基因组（Genome）是一个细胞或生物体所携带的一套完整的单倍体序列，是遗传密码本。你的基因组决定了你是什么样子，当然后天的环境可能会在此基础上再进行修饰改造，然后就形成了有机的你了。因为基因组神秘，所以激发了人类破解基因密码的欲望，DNA测序的方法不断革新发展，极大的推动了生物学和医学研究。而基因组学与IT技术相结合形成的生物信息学，颠覆了传统生物学技术，引领生命科学未来发展潮流。人类基因组计划、基因芯片、个性化分子诊断、生物云计算等等，成为时下热门的研究。而结合我自己的研究，我想浅浅地聊聊病毒-噬菌体的基因组研究。 首先噬菌体是一类以细菌、真菌、藻类、放线菌等微生物为宿主，以裂解或溶源方式完成自我复制的病毒。噬菌体与细菌的相互作用就是微生物界的捕食与被捕食的关系。噬菌体大多具有由蛋白质外壳将DNA包裹在内的头部和尾部特征，并且具有一定形状。噬菌体自身不能进行增殖，但能通过感染细菌后，利用自身的DNA遗传信息进行DNA复制、进行噬菌体蛋白质合成，在短时间内快速增殖。噬菌体一直被作为DNA复制、遗传重组和遗传调节机制的研究对象。 与真核、原核生物的不同，病毒的基因组大小相差很大，从23 kbp至316 kbp，主要集中在3个区域：基因组大小在30 kbp~50 kbp的噬菌体数量，几乎占了所有噬菌体总数的50%；基因组小于10 kbp的噬菌体约占总数的20%；基因组在100 kbp~200 kbp的噬菌体约占总数的6%。其次，不同病毒的基因组可能是不同结构的核酸，包括单链RNA（ss RNA）、双链RNA（ds RNA）、单链DNA（ss DNA）、双链DNA（ds DNA）。噬菌体的基因组存在基因重叠的现象，即同一段DNA片段能够编码两种或两种以上的蛋白质分子。 噬菌体测序飞速发展的两个原因： （1）由噬菌体种群的丰富度和更替提出噬菌体的基因组彼此以及与宿主如何关联，塑造种群的进化机制是什么； （2）基因组测序加速了噬菌体作为遗传、生物技术和临床工具的发展。 由于噬菌体的基因组小且相对简单，早在1977年完成了第一个单链噬菌体的全基因组测序。此后，随着DNA测序技术的发展，大量的噬菌体基因组序列被测定，对噬菌体的总体数量、进化机制及其与宿主的关系等方面，都有了更深入的认识。 噬菌体种群多样性丰富。无共同宿主的噬菌体,其基因组很少有序列相似性；当不同噬菌体感染同一个细菌宿主时，会在增殖过程中互通信息，可能出现共同的核苷酸序列。一般来说, 不同病毒形态的噬菌体会有不同的基因组结构和明显的序列多样性, 因此不同的基因组结构可能会影响遗传交换。值得注意的是, 具有共同宿主的噬菌体, 他们之间也存在高度遗传差异性，推测在噬菌体基因组中可能存在着非常古老的基因谱系。有两种因素限制了噬菌体基因序列的水平移动：第一，噬菌体的宿主范围都很狭窄，因此只有那些在序列上高度相似的噬菌体才能够感染相同的或相似的宿主细菌，也才有很高几率彼此之间交互感染；第二，各种噬菌体的生活方式不同, 也阻止了相互之间的基因流动。 温和性噬菌体以“原噬菌体”的方式嵌存在宿主的DNA中，随宿主繁殖而传代，这种“和平共处”是有一定风险的，因为噬菌体携带的一些基因可能会引起宿主菌表型的变化，如一些抗性基因的转移、毒力的增加，当然这也不是必然的，噬菌体如何影响宿主菌的进化仍有待进一步研究。 噬菌体无处不在，基因组虽然小，但它不仅传递着遗传信息，而且通过在细菌之间水平转移，在复杂的生态系统中自由快乐的分享自己的基因，具有强大的遗传变异性，影响着海洋、土壤、植物、微生物的遗传进化。 本实验室从植株根际土壤中分离得到多株能高效专一侵染番茄土传青枯病致病菌—Ralstonia solanacearum 的噬菌体，我们拟从噬菌体基因组的角度去分析噬菌体与青枯菌相互作用的机制，及其是否会影响青枯菌致病基因转移扩散，从而更好的解释噬菌体如何防控土传病害。 参考文献： 王雨晨,孙建和. 噬菌体基因组学研究进展[J]. 畜牧与兽医,2010,(06):103-107. 严亚贤,孙建和. 噬菌体介导的毒力基因的转移[J]. 生物技术,2004,(02):59-60. Hendrix R W. Bacteriophage genomics [J]. Current opinion in microbiology, 2003, 6(5): 506-511. -The End- 南京农业大学根际微生态与调控实验室， Lab of rhizospher Micro-ecology & Management 开展根际微生态研究，致力于调控根际环境， 立足本土需求，也面向和走向国际化。 我们的口号是：竞争求发展，合作谋共赢。 Competition & Cooperation。 感谢您的关注和支持。 |
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