核心提示：虽然知道微生物在海冰和极地水域中的重要作用，但迄今为止，对来自此类环境的病毒宿主系统的详细研究仅限于少数可用的分离株。本研究对四株南极海冰噬菌体——PANV1、 PANV2、OANV1和OANV2，在各种条件下研究其传染性、感染周期和遗传多样性。噬菌体感染属于Paraglaciecola或Octadecabacter属的常见海冰细菌。
虽然知道微生物在海冰和极地水域中的重要作用，但迄今为止，对来自此类环境的病毒宿主系统的详细研究仅限于少数可用的分离株。本研究对四株南极海冰噬菌体——PANV1、 PANV2、OANV1和OANV2，在各种条件下研究其传染性、感染周期和遗传多样性。噬菌体感染属于Paraglaciecola或Octadecabacter属的常见海冰细菌。尽管噬菌体是海洋和冷活性的，在 0°C至 5°C下复制，但它们都在≥30°C的临时孵育中存活下来，并且在没有任何盐或仅补充镁的情况下仍然具有传染性，这表明其能够适应广泛的环境条件。
对病毒基因组序列的分析表明，每种病毒近一半的基因产物都是独一无二的，这突显出海冰蕴藏着未被探索的病毒多样性。根据预测的尾双链DNA噬菌体典型基因，建议将四种研究病毒归为Caudoviricetes类。从宏基因组组装中搜索病毒序列，发现相关病毒不仅限于南极洲，也存在于遥远的海洋环境中。
迄今为止，从北极、波罗的海和南极海冰中分离出的病毒似乎对宿主具有很强的特异性，并且在实验室条件下进行了测试，对于成功感染宿主具有不同的温度限制。使用IMG/VR间隔数据库不能为这里研究的病毒分配新的潜在宿主，这可能反映了海冰噬菌体的特异性以及南极微生物在当前基因组和CRISPR间隔数据中的有限代表性。
PANV2相对较快的吸附(30分钟内90%)和PANV1的较慢吸附(12小时内最多约70%)导致Paraglaciecola中的非同步裂解。PANV1 gp232和gp233与T4样噬菌体中的溶菌酶的相似性表明类似的裂解机制，而长尾噬菌体PANV2可能使用一些未知的裂解机制，因为未鉴定出对已知裂解相关蛋白的命中或其有效裂解可能依赖于另一种常驻噬菌体。PANV2 gp55与重组蛋白相似表明可能建立一个溶源性感染周期。
OANV2对宿主菌株的吸附比OANV1更快、更有效。在OANV1和OANV2中都发现了可能参与宿主细胞附着的假定尾刺蛋白。OANV2感染导致12小时后细胞密度急剧下降，而OANV1感染的培养物的光密度没有下降。尽管如此，在两次感染期间活细胞的数量都减少了，这表明细胞裂解，这也得到了OANV1和OANV2基因组中假定的裂解相关基因的支持。
南极噬菌体具有遗传多样性，并且彼此之间或与任何其他已测序的海冰噬菌体分离株没有密切。检测到的遗传相似性相当模糊，并不局限于冷活跃微生物。已确定的功能类别是有尾dsDNA噬菌体的典型特征，建议将这四种研究的病毒归入Caudoviricetes类。一些PANV1蛋白可能参与脂质和碳水化合物代谢和膜转运，因此可能是辅助代谢基因，这在海洋噬菌体中很常见。南极海冰病毒分离株中高比例的独特序列强调海冰病毒的遗传多样性在很大程度上仍未被探索。类似地，海洋病毒组包含大量在参考数据库中没有同源物的序列。
只有少数具有测序基因组的海冰病毒分离株可用，此外，针对南大洋病毒多样性的基于宏基因组学的研究也仍然很少。使用四个南极海冰病毒基因组探索存放在IMG/VR数据库中的宏基因组衍生的病毒序列作为查询表明，在不同的地理遥远的环境中可能会发现相似的序列。显然，冰融化可能会增加病毒从南极洲的传播，例如从古老的冰川湖到海冰和海水。因此，有趣的是，未来在南极洲及其他地区进行的采样是否会揭示与这里研究的南极海冰噬菌体相关的病毒的全球分布。
四种南极海冰病毒的吸附速率常数从快速结合的PANV2到慢结合的OANV1变化显着，这里研究的南极海冰噬菌体具有有效但相对较慢的感染，这可能是由于宿主生长速度慢和低温导致的 。
