病毒在生物地球化学营养循环中发挥着重要作用,并在海洋和淡水环境中充当基因组库,对它的理解带来了所谓的水生环境中病毒生态学的 "第三个时代"。不幸的是,第三个时代是在海洋学和湖泊学中,在土壤世界之外。土壤中的病毒生态学进展较少的主要原因是,农学和流行病学利益是土壤微生物学家进行病毒研究的主要动机。在这篇综述中,在介绍了病毒的生态特征后,总结了过去对土壤中病毒的研究,即病毒对有益细菌和土传植物病原体的影响,病毒对土壤的吸附,以及影响病毒在土壤中失活和生存的土壤因素。还回顾了土壤中的水平基因转移(转导)。其次,总结了水生环境中病毒的丰度及其在生物地球化学营养循环中的作用。据估计,初级生产者固定的碳有5-25%是通过水生环境中不同营养级的病毒诱导裂解进入微生物循环的。对水生环境中的病毒群落的多样性进行了回顾,通过分析帽状体大小的频率分布和病毒种群的形态来估计,并在随后的章节中对病毒的基因组多样性及其作为水生环境中最大的基因组库的作用进行了最新发现。病毒基因组学正在阐明不同环境中的病毒多样性和病毒之间的系统发育关系。由于土壤环境是比水生环境更多样化的病毒栖息地,土壤中的病毒具有很大的潜力,可以发挥与水生环境中的病毒在数量上相当的作用,而这种作用在质量上是独一无二的。因此,在最后一节中讨论了土壤中病毒的潜力和特点,以便今后从生物地球化学和基因组多样性的角度对土壤中的病毒生态进行研究。土壤中病毒的协同生态学方法可能会开启土壤病毒生态学的一个新时代。
引言:病毒生态学的第三个时代
只要环境中存在生命,就有病毒存在。病毒是地球上最丰富的生物实体,估计仅在海洋中就有超过1030种病毒(Breitbart和Rohwer 2005;Suttle 2005)。病毒在20世纪40年代前被称为治疗工具,在20世纪70年代前被称为现代生物学的模型系统(Wilhelm和Suttle,1999年),人们越来越认识到病毒是全球生物地球化学营养循环的主要动力(Fuhrman,1999年),是影响微生物多样性的关键因素(Mühling等,2005年),是地球上最大的基因库(Frost等,2005年;Paul和Sullivan,2005年;Weinbauer和Rassoulzadegan,2004年),以及水平基因转移的媒介(Breitbart等,2004b;Millard等,2004)。这些认识使人们在过去的几十年里对病毒生态学重新产生了兴趣,这就是所谓的病毒生态学的 "第三时代"(Mann 2005)。不幸的是,第三个时代是在海洋学和湖泊学中,而在土壤世界之外
据我们了解,土壤微生物学家对海洋和淡水环境中全球视角下的病毒生态学进展始终无动于衷,他们从农学和流行病学的角度进行病毒研究。在这篇评论中,介绍了病毒的生态特征,然后总结了过去对土壤中病毒的研究。这包括病毒对有益细菌和土传植物病原体的影响、病毒对土壤的吸附、影响病毒在土壤中失活和存活的土壤因素,以及土壤中的水平基因转移。然后结合水生环境考虑病毒的丰度和它们在生物地球化学营养循环中的作用。然后解释了病毒的多样性及其在水生环境中作为基因库的重要性,并对土壤中的病毒在这些问题上可能做出的贡献进行了评论。土壤中存在的细菌数量与海洋中的细菌数量相当,并且在土壤中的数量很密集。与水生环境相比,土壤环境是一个更加多样化的病毒栖息地。因此,在这些问题上,土壤中的病毒有很大的潜力,可以在数量上发挥相当的作用,但在质量上却很独特。最后一节从生物地球化学和基因组多样性的角度讨论了病毒在生物地球化学营养循环中的潜力和特点,以及作为土壤中基因组库的潜力和特点,以便今后对土壤中病毒生态的研究。