病毒编码的辅助代谢基因 (Auxiliary metabolic gene，AMG) 是调节宿主细胞代谢和微生物驱动的生物地球化学循环的重要工具。尽管 AMG 的功能已在许多生境中得到广泛报道，但我们对自然生态系统中塑造病毒AMG 组成的驱动因素仍然知之甚少。

近期，我实验室海洋生命过程与生物资源利用创新团队核心成员李文均教授课题组以珠江河口为研究系统，利用宏基因组和宏转录组分析技术，系统地揭示了不同病毒生活方式（裂解型和温和型）、生境（水体、颗粒物和沉积物）和原核微生物宿主种类对病毒群落尺度下 AMG 组成的影响。研究表明，病毒的生活方式是其AMG组成变化的最重要的驱动因素，其次是生境和宿主种类。具体而言，不管在什么生境中，与温和型病毒群落相比，裂解型病毒群落编码的AMGs都具有更高的多样性。同时，裂解型病毒倾向于编码可以促进病毒后代繁殖的AMGs，如与伴侣蛋白合成、信号蛋白和脂质代谢相关的基因。而温和型病毒则倾向于编码有利于提高宿主生存能力的AMGs，如原核生物防御系统、双组分系统和致病基因等（图1）。该发现也在全球海洋病毒数据集（GOV 2.0）中得到了进一步验证。此外，研究还发现，裂解型和温和型病毒群落倾向于通过 AMGs 以不同的途径介导微生物驱动的生物地球化学循环，尤其是氮循环（图2）。这些现象可能与不同生活方式的病毒具有不同的进化背景有关。当聚焦于特定生活方式的病毒时，研究发现裂解型病毒和温和型病毒编码的AMGs均具有明显的生境依赖性和宿主特异性（图3, 4）。

图1 裂解型和温和型病毒基因组特性和AMG功能组成的比较

图2 不同生活方式（a 裂解型；b 温和型）的病毒群落通过AMGs调控宿主细胞代谢的概念图

图3 三种生境（FL:水体; PA: 颗粒物; SE: 沉积物）中病毒AMG功能的富集情况

图4 侵染不同宿主（目水平）的病毒群落中AMG功能的组成

该研究较为系统地揭示了病毒群落尺度下 AMG 组成的驱动因素，并从 AMG 的角度进一步扩展了我们对裂解型病毒和温和型病毒与其宿主间不同互作模式的认识，这对我们更深入地理解自然生态系统中病毒、宿主和环境三者间复杂的相互作用是至关重要的。

研究成果于2022年11月在国际知名学术期刊Microbiome上发表，题目为“Viral community-wide auxiliary metabolic genes differ by lifestyles, habitats, and hosts”。我实验室海洋生命过程与生物资源利用创新团队核心成员李文均教授和中山大学生态学院王攀登特聘副研究员为共同通讯作者，中山大学生命科学学院博士生罗晓晴和南海海岸带变化与物质迁移创新团队骨干成员李佳岭博士后为本论文共同第一作者。

该研究得到了国家自然科学基金、南方海洋实验室创新团队科研建设经费和博后面上基金的支持。