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mLife | 污水排放打破近岸海洋病毒群落的季节规律

已有 809 次阅读 2026-9-7 20:50 |系统分类:论文交流

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南方科技大学夏雨团队的文章《Wastewater Treatment Plant as A Stable Contributor Affecting Coastal Ocean Water Viral Communities》已在 mLife 正式上线。该研究团队对污水处理厂排放影响区域及自然近岸海域的病毒群落开展了系统研究,解析了近岸海洋病毒群落的组成、功能潜力及宿主关联特征。研究发现,污水处理厂排放可显著重塑近岸海洋病毒群落结构,并削弱自然季节变化对病毒群落的影响。该研究揭示了人类活动对海洋病毒生态系统的重要影响,为理解近岸海洋微生物生态变化及保护海洋环境提供了新的科学依据。

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病毒是海洋生态系统中最丰富的生物实体之一,在调控微生物群落结构、促进物质循环以影响海洋碳循环过程中发挥着重要作用。然而,长期以来,人们对海洋病毒群落变化的认识主要集中于温度、深度、地理位置等自然环境因素,而人类活动对近岸海洋病毒生态系统的影响仍缺乏深入研究。随着沿海城市化进程加快,污水处理厂作为陆源污染物进入海洋的重要通道,其排放是否会改变近岸海洋病毒群落结构及生态功能,成为亟待回答的科学问题。

研究选取深圳近岸海域3个典型采样区域包括远离城市及污水排放影响的自然海域(DMS和XC),以及位于城市污水处理厂排放口附近的受影响区域(SZW)。对夏季和冬季样品中的病毒群落组成、宿主关联特征及辅助代谢基因(AMGs)进行了系统分析。

研究发现,自然海域DMS和XC的病毒群落表现出明显的季节变化特征,而污水处理厂排放影响区域SZW的病毒群落在不同季节间保持较高稳定性(图1A, B),表明污水排放这一持续性人为因素可能掩盖了自然环境驱动的季节变化信号。

进一步分析发现,SZW区域具有更高比例的溶原性病毒(图1C),其平均比例达到0.66,显著高于自然海域,提示污水排放带来的环境压力可能促进病毒采取适应性更强的生存策略。此外,SZW中的病毒宿主关联也发生明显改变,与污水处理环境相关的细菌类群具有更强的病毒互作特征。

为了进一步验证污水处理厂对近岸病毒群落的影响,研究团队利用纳米孔测序技术对污水处理厂病毒组进行分析,发现污水处理厂病毒群落与SZW区域具有高度相似性(图1D),其中部分污水来源病毒对SZW病毒群落具有较高贡献,进一步证明污水处理厂排放是塑造近岸病毒群落的重要因素。

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图1 三个近岸海域病毒群落组成与多样性比较。

 (A)不同采样区域及季节下病毒群落的α多样性;(B)基于病毒种群(vOTU)相对丰度计算的Bray–Curtis距离;(C)三个采样点溶原性病毒的比例;(D)基于5-mer序列频率的t-SNE分析,比较近岸海域与污水处理厂病毒群落的相似性。

此外,研究还发现海洋病毒携带多种辅助代谢基因,涉及碳代谢和硫代谢等关键生态过程,说明病毒不仅影响宿主生存,还可能参与调节近岸生态系统的物质循环。

该研究揭示了人类活动对近岸海洋病毒生态系统的深刻影响,表明污水处理厂排放可能改变病毒群落组成、宿主关系及生态功能,并削弱自然环境因素对病毒群落的调控作用。这一工作为理解沿海区域人类活动与海洋微生物生态之间的关系提供了新的视角,也为未来评估污水排放对海洋生态健康的潜在影响提供了重要科学依据。

引用本论文:

Zhang Q, Cheng Z, Tang X, Yan Y, Xia Y. Wastewater treatment plant as a stable contributor affecting coastal ocean water viral communities. mLife 2026; 1–5. 

原文链接:https://doi.org/10.1002/mlf2.70098

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期刊网站:

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