哈维氏弧菌尾部原噬菌体的流行特征、多样性及其寄生机制研究

这篇综述系统解析了哈维氏弧菌（Vibrio harveyi）中13种尾部原噬菌体（prophage）的基因组特征，揭示了其通过Mu型转座（Mu-type transposition）、位点特异性重组（site-specific recombination）和质粒样非整合状态（plasmid-like non-integrated state）等多重寄生策略，以及编码毒力因子（VF）如PadR、Flp菌毛（Flp pilin）和ClpP蛋白酶对宿主致病性的调控作用，为水产养殖中弧菌病（vibriosis）防控提供了新视角。

　　

ABSTRACT

哈维氏弧菌（Vibrio harveyi）作为一种致病菌，其携带的原噬菌体显著影响其致病性和进化特征。本研究从55个全球来源的哈维氏弧菌基因组中鉴定出13种尾部原噬菌体，并精确注释了原噬菌体-细菌连接区。这些原噬菌体展现出独特的寄生机制，包括Mu型转座、位点特异性重组以及质粒样非整合状态，体现了其适应性可塑性。基于蛋白质组的系统发育分析将这些原噬菌体划分为8个亚科和9个属，其中半数代表新的分类单元。网络分析揭示了原噬菌体的分布模式，包括跨物种广泛传播、分支特异性或菌株特异性定植。基因组分析还发现了与运动性和生物膜形成相关的毒力因子同源物，暗示这些原噬菌体在增强细菌致病性和适应性中的作用。CRISPR间隔序列匹配揭示了13种原噬菌体中7种的种内裂解历史，强调了它们在毒力性状水平转移中的参与。

INTRODUCTION

弧菌（Vibrio）是一类革兰氏阴性菌，广泛分布于水生和海洋环境中。哈维氏弧菌因其引发水产动物（如对虾、龙虾和珍珠贝）的发光菌病（luminous bacteriosis）而备受关注，导致全球水产养殖业重大经济损失。其毒力主要通过分泌胞外酶和效应分子（如明胶酶、溶血素和几丁质酶）实现，这些毒力因子常通过水平基因转移（HGT）由可移动遗传元件（如质粒和原噬菌体）获得。

RESULTS AND DISCUSSION

哈维氏弧菌原噬菌体概述

通过结合手动检查和计算预测工具（CheckV、Virsorter2和geNomad），研究鉴定了13种尾部原噬菌体，包括9种整合型原噬菌体和4种染色体外质粒-噬菌体（plasmid-phage）。整合型原噬菌体平均长度为36.8 ± 4.2 kb，而质粒-噬菌体大小范围更广（25.7 kb至96.8 kb）。

原噬菌体的寄生策略

所有弧菌基因组包含两条染色体，原噬菌体在两条染色体上均有分布。质粒-噬菌体表现出独特的伪溶原（pseudolysogeny）状态，其基因组以非整合、非复制的形式存在，可能在环境条件适宜时进入裂解或溶原周期。Mu样原噬菌体通过转座酶介导的转座整合，而非Mu样原噬菌体则通过整合酶（Int）介导的位点特异性重组整合。

分类学多样性与新颖性

蛋白质组系统发育分析将原噬菌体划分为8个科和8个亚科，其中半数亚科为新的分类单元。形态预测显示9种肌尾噬菌体（myophage）、2种长尾噬菌体（siphophage）和2种短尾噬菌体（podophage）。值得注意的是，Mu样噬菌体通过尾部模块重组实现宿主识别机制的多样化。

原噬菌体编码的潜在毒力因子

研究发现原噬菌体编码多种毒力因子同源物，如Flp菌毛（粘附相关）、ClpP蛋白酶（应激生存）和PadR转录调节因子（参与解毒和多重耐药）。PadR在Mu样原噬菌体中高度保守，其同源物VpaChn25_0724已被实验证实可影响宿主运动性和生物膜形成。

原噬菌体的分布模式

网络分析揭示了原噬菌体的层级分布模式：Mu样和Peduovirus样原噬菌体广泛分布于多种弧菌中，而phi345和phiGAN1709等表现出分支特异性。此外，CRISPR间隔序列匹配证实了7种原噬菌体的历史裂解活性，提示其在毒力性状传播中的作用。

CONCLUSIONS

本研究通过基因组分析和生物信息学技术，建立了哈维氏弧菌尾部原噬菌体的综合数据库，揭示了其多样性、流行特征和寄生策略。研究发现原噬菌体作为毒力因子的储存库，显著促进了弧菌的致病性和生态适应性。未来需结合功能实验验证分支特异性原噬菌体及其毒力因子的作用，为水产养殖中弧菌病的防控提供新策略。