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噬菌体（phage）是能特异性感染细菌、真菌的病毒。
其分布广泛，是自然界中丰度最大的生命体。
噬菌体的生命周期有溶原和裂解两种状态。
原噬菌体（prophage）一般只经历溶原周期，此周期中溶原噬菌体将自身的基因组整合到宿主染色体中的特定位点，并可长期随宿主DNA复制而同步复制。
正常情况下，原噬菌体在溶原周期中并不会大量增殖引起宿主裂解。
一些外界因素，如丝裂霉素、高温、紫外线等，可以诱导部分宿主细胞中的原噬菌体大量增殖、释放，并裂解宿主。
这些可被诱导的原噬菌体又被称为活性原噬菌体（active prophage）。
噬菌体并不总是细菌的天敌。
研究发现噬菌体尤其原噬菌体介导的水平基因转移，能够驱动原核生物基因组的进化，这种基因的水平转移在细菌中是常见的。
原噬菌体在细菌演化过程中发挥着关键作用。
这种进化驱动是相互的。
细菌可在DNA复制过程中获得寄生在其基因组上的原噬菌体的某些基因片段，从而获得新功能或强化某些功能。
一些原噬菌体基因可帮助细菌提高种间竞争力和环境适应力。
噬菌体亦可以在其DNA合成过程中从宿主那里获得某些基因如毒力基因、免疫基因等，以获得适应性优势，这些基因不仅能帮助病毒更好地适应宿主，使自己插入和隐藏在宿主的遗传物质内，还能参与调控宿主的某些代谢、免疫途径，增强宿主的某些功能来提升宿主在细菌群落中的竞争能力和对环境的适应能力。
枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）属革兰氏阳性菌，具有典型的芽孢杆菌特征，好氧，能分泌多种酶，抗逆性极强，能抑制大多数有害菌的繁殖。
枯草芽孢杆菌是饲料行业常添加的有益菌，也是酶工业领域常用的产酶菌，枯草芽孢杆菌生产的蛋白酶、淀粉酶占整个工业酶行业产量的50%。
近年来对枯草芽孢杆菌的研究逐渐聚焦到遗传学与分子生物学领域，研究内容包括寻找特定功能的基因，并将其克隆到需要的物种中，或者通过诱变与基因工程手段对枯草芽孢杆菌生产菌进行遗传改造等。
整合在宿主染色体上的原噬菌体与宿主的相互作用机制也被大量研究，如原噬菌体辅助宿主细胞代谢、引起细胞免疫活动、调控细胞毒素生产等。
然而，相关研究主要集中在缺陷型原噬菌体（defective prophage）上。
缺陷型原噬菌体在枯草芽孢杆菌中普遍存在，研究表明所有枯草芽胞杆菌菌株的染色体上均携带有PBSX或与其类似的缺陷性原噬菌体（被称为PBSX样缺陷型原噬菌体，PBSX-like defective prophage）。
缺陷型原噬菌体在包装过程中不装配自身的基因组DNA。
在PBSX病毒粒子中不含有编码自身蛋白的DNA，而是随机包裹一段约13 kb的宿主染色体片段。
成熟的PBSX噬菌体颗粒为头尾状，其头部直径约为 45 nm，可收缩的尾部长约200 nm。
缺陷型原噬菌体的存在有利于宿主菌在营养贫瘠条件下的正常生长。
有关非缺陷型B. subtilis原噬菌体的报道罕见。
本课题组用丝裂霉素C处理一株自青蟹养殖水体中分离到的枯草芽孢杆菌，成功诱导出1株非缺陷型原噬菌体，并命名为Bacillus phage Bsu-yong1（简称Bsu-yong1）。
对Bsu-yong1的基因组进行了测序和分析。
Bsu-yong1拥有1个从未在噬菌体中被发现和报道的编码毒力蛋白的基因；系统进化分析显示Bsu-yong1代表1个新的未知的属（genus），与其他3个PBSX样噬菌体构成1个新的科（family）。
本研究丰富了噬菌体基因数据库，拓展了对芽孢杆菌活性原噬菌体的认知，为进一步阐明原噬菌体与宿主的相互作用关系奠定了一定的基础。
材料与方法 宿主菌的来源及培养枯草芽孢杆菌菌株由本课题组分离自青蟹养殖水体，菌株分离与扩大培养均使用LB海水培养基（胰蛋白胨10 g，酵母提取物5 g，用过滤海水定容至1 L，pH调至7.2，高压灭菌），培养温度为29 ℃；在BLASTn比对中，其16S rDNA序列与枯草芽孢杆菌KCTC 13429株（B. subtili strain KCTC13429）（NZ_CP029465）100%同源。
噬菌体诱导取新鲜培养的对数期枯草芽孢杆菌菌液5 mL于试管中，加入5 μL丝裂霉素 （5 mg/mL），使其终浓度为5 μg/mL。
置于摇床（29 ℃，120 r/min），孵育2 h后，取裂解液离心10 min（4 ℃，10 000 ×g），取上清依次经0.45 μm、0.22 μm孔径的滤膜过滤，滤过液即噬菌体悬液。
噬菌体形态观察取上述噬菌体悬液1 mL加入透析袋中，置于0.01 mol/L PBS中透析2 h，从透析袋中取出噬菌体悬液，置于4 ℃备用。
制片时，取10 μL噬菌体悬液于铜网上，静置10 min后，用1%磷钨酸染色30 s，干燥后使用电子投射显微镜（Hitachi-7650）观察其形态。
噬菌体活性检验取新鲜培养的对数期枯草芽孢杆菌菌液100 μL，均匀涂布于LB海水固体培养基平板上，取“1.2”所述噬菌体悬液，滴到涂布有枯草芽孢杆菌的LB海水固体培养基平板上，每个平板点4个区域，每个区域点3 μL。
自然晾干后，倒置于培养箱（29 ℃）中培养，每隔1 h观察1次。
噬菌体DNA提取取噬菌体悬液，添加 RNase A 和 DNase I（终浓度均为 1 μg/mL），37 ℃过夜消化以去除污染的核酸，80 ℃灭活 15 min后，高速离心（35 000×g，1 h），弃上清；沉淀用适量1 × PBS充分悬浮后，用高纯度核酸提取试剂盒（罗氏，产品编号：11858882001），按照说明书提取噬菌体DNA。
全基因组测序与注释使用Illumina的NEBNext Ultra II DNA文库制备试剂盒（#E7645），参照其说明书构建文库。
用Illumina MiSeq平台进行测序。
测序结果的评估用FastQC（http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/）进行；再使用Trimmomaticv0.36软件删除低质量（Q–value<20）的测序reads和接头；用SPAdes 3.13.0软件完成序列拼接。
将噬菌体基因组与GenBank中的nr数据库中的序列进行BLASTn（https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi）比对，得到的同源性最高（同源高达100%）的4个序列均为枯草芽孢杆菌基因组。
使用在线工具PHASTER（Phage Search Tool Enhanced Release）（http://phaster.ca/）预测这4株菌中可能的prophages，并将这些prophages与Bsu-yong1比对，分析Bsu-yong1在枯草芽孢杆菌中的整合位置。
使用RAST在线工具（https://rast.nmpdr.org/rast.cgi）进行初步的ORF预测与注释，再运用HMMER（https://www.ebi.ac.uk/Tools/hmmer/search/hmmscan）与HHpred (https://toolkit.tuebingen.mpg.de/tools/hhpred)在线服务器进行比对校准(E-value≤10-5) (E-value≤10-5，possibility >96%)。
分别将各ORF在均被上传到GenBank中(nr数据库)，进行BLASTp（https://blast.n cbi.nlm.nih.gov/）比对。
使用在线数据库（http://arpcard.mcmaster.ca）进行抗生素耐药基因与毒力基因预测。
使用在线工具（http://www.mgc.ac.cn/VFs/search_VFs.htm）进行毒力基因预测。
系统进化地位分析以2022年3月国际病毒分类委员会ICTV（International Committee on Taxonomy of Viruses）最新发布的病毒分类系统为标准，运用在线软件 北京大学Tree3.3 (https://www.genome.jp/北京大学tree) 构建原噬菌体Bsu-yong1与66个噬菌体的全基因组蛋白谱树。
所述的66个参考噬菌体的选取标准如下：首先运用北京大学Tree3.3构建1个含有Bsu-yong1与数据库中所有6202株病毒的总进化树，从中选取与Bsu-yong1进化距离最近的两个噬菌体Spizizenvirus sv105 （NC_048631）和Bacillus phage rho14（OM236514）。
选取 在BLASTn 比对中与 Bsu-yong1具有最高同源性的噬菌体Bacillus phage vB_BteM-A9Y（ON528935）；选取在BLASTn比对中与Bsu-yong1基因组100%同源的菌株中预测的1个原噬菌体Jimmer2（Brevibacillus phage Jimmer2）（NC_041976）；选取形态上与Bsu-yong1相似的缺陷型原噬菌体Bacillus phage PBP180（KC847113）；由ICTV分类系统中有尾纲（Caudoviricetes）下的4个目（Crassvirales，Kirjokansivirales，Methanobavirales，Thumleimavirales）中各随机选择两个代表种；由ICTV分类系统中有尾纲下不属于任何目的独立的33个科中，每科选取1-2个代表种。
使用PASC在线工具（https://www-ncbi-nlm-nih-gov.webvpn.bjmu.doc110.com/sutils/pasc/）[22]计算Bsu-yong与数据库中所有病毒间的全基因组核苷酸相似度，并找到与之相似度最高的病毒（噬菌体）。
使用EasyFig2.2软件比对Bsu-yong与同源性最高的噬菌体的基因组，并输出比对图谱。
使用EzGenome web（http://www.ezbiocloud.net/ezgenome/ani）[24]分析Bsu-yong与同源性最高的噬菌体间的平均核酸一致性ANI值（average nucleotide identity value）。
使用GGDC在线工具（http://ggdc.dsmz.de）[25]计算Bsu-yong与同源性最高的噬菌体之间的DNA分子原位杂交值isDDH（insilico DNA–DNA hybridization value）。
结果与分析原噬菌体的诱导孵育2 h后，添加了丝裂霉素的B. subtilis培养液变澄清，而同期对照组培养液的浊度一直在增高，二者区别非常明显。
噬菌体形态观测电镜观察显示Bsu-yong1 呈现肌尾噬菌体样（Myovirus-like）形态特征。
具有小的二十面体头部和可收缩的尾。
头部直径为44±1 nm。
尾部长而宽度，长度为222±3 nm，宽度为22±1 nm，这与之前报道的枯草芽孢杆菌缺陷型原噬菌体PBPX和PBP180的形态结构相似，但Bsu-yong1的尾部长于PBPX和PBP180噬菌体的，后二者的尾部均长约200nm。
且Bsu-yong1的尾部有明显的尾纤维，而在PBP180及其他PBPX样缺陷型原噬菌体尾部均未发现尾纤维。
原噬菌体Bsu-yong1的电镜图噬菌体活性检验将噬菌体悬液点在涂布有枯草芽孢杆菌的LB海水固体培养基平板上，培养6 h后，在菌苔上的点样区域出现明显的噬菌斑。
Bsu-yong1在枯草芽孢杆菌菌苔上形成的噬菌斑WEINBAUER MG. Ecology of prokaryotic viruses[J]. FEMS Microbiology Reviews, 2004, 28(2): 127-181. SONG WC, SUN HX, ZHANG C, CHENG L, PENG Y, DENG ZQ, WANG D, WANG Y, HU M, LIU WE, YANG HM, SHEN Y, LI JH, YOU LC, XIAO MF. Prophage Hunter: an integrative hunting tool for active prophages[J]. Nucleic Acids Research, 2019, 47(W1): W74-W80.