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    短链脂肪酸酯生物合成研究进展
    陆家声, 章晓宇, 蒋羽佳, 章文明, 信丰学, 姜 岷
    生物学杂志    2021, 38 (4): 1-.   DOI: 10. 3969 / j. issn. 2095-1736. 2021. 04. 001
    摘要241)      PDF   
    通过微生物将生物质衍生的糖转化为短链脂肪酸酯是一种具有广泛前景的策略。归纳了利用微生物合成短链摘脂肪酸酯过程中的4种酶促途径及其涉及的酶,包括醇酰基转移酶(alcohol acyltransferase, AATs)、酯酶(esterases)、半缩醛脱氢酶(hemiacetal dehydrogenase, HADH)和Baeyer-Villiger单加氧酶(Baeyer-Villigermonooxygenase, BVMOs)。同时,综述近年来生物发酵法合成短链脂肪酸酯的研究进展,特别是乙酸乙酯和丁酸丁酯,包括利用醇酰基转移酶直接胞内合成短链脂肪酸酯和胞外补充脂肪酶合成短链脂肪酸酯。最后,以丁酸丁酯为例,提出基于生物发酵法合成短链脂肪酸的挑战与展望,以期为其他短链脂肪酸酯的生物合成提供借鉴。
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    非经典模式生物——耐格里阿米巴研究进展
    徐嘉曦, 杨清林, 魏泽林, 徐国良
    生物学杂志    2021, 38 (1): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.01.001
    摘要198)      PDF   
    模式生物作为选定的物种用于揭示具有普遍规律的生物学现象。传统上只有少数生物被广泛研究,但现代研究工具使得研究人员能够扩展现有的研究对象,包括较少研究和更不寻常的生物。阿米巴作为一种自由生活的原生生物,由于其易于区分的爬行阿米巴状态和游动鞭毛体状态,长期以来被视为基体和鞭毛体组装的研究模型。最近,耐格里阿米巴全基因组测序提供了新的研究视角。着重介绍其基因组测序揭露的新功能和生物学特征,包括兼性厌氧代谢、广泛的级联信号通路、原始生物学进化地位和分化,从而为开展非经典模式生物研究提供新颖的视角和参考。
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    人工细胞构筑途径研究进展
    贺亚青, 郭振振, 刘巧玲
    生物学杂志    2020, 37 (6): 94-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.06.094
    摘要197)      PDF   
    人工细胞是具有类似细胞结构和功能的人造生命体。作为简化的生命体,人工细胞具有代谢、繁殖等天然细胞的一些特征,同时也具有类似活细胞所具备的吞噬、胞间通讯等细胞行为和功能。模拟细胞的结构和功能,将复杂的细胞结构和功能简单化,从而构筑特定结构和功能的人工细胞是目前研究热点。研究人员采用自上而下和自下而上两种途径构筑人工细胞、自上而下途径主要利用生物学方法对现有生物或基因序列进行重新设计,敲除非必需基因,从而获得具有类似细胞功能的人工细胞;自下而上途径则利用非生命组分的人工模块作为原材料来构筑生命系统。基于人工模块的可操控性和可设计性,采用自下而上的方法构筑人工细胞操作简单、可重复性好。综述了人工细胞自上而下和自下而上的构筑途径,并对自下而上途径中人工细胞的区室化、生长和分化、信息交流和能量供应系统进行总结和分析。
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    良师有效指导 促进科学进步
    曼弗雷德·雷茨
    生物学杂志    2020, 37 (6): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.06.001
    摘要188)      PDF   
    对博士生和博士后进行有效指导是每位导师的重要职责,因为它确保了科学的进步。然而,囿于个人性格和文化背景,每位导师都有自己独特的风格。但也存在一些国际惯例,其中就包括道德规范。在这篇受邀文章中,结合生物催化背景,介绍指导方式,仅供参考。有效的指导是导师-学生双向的,同时会介绍两者应遵循的准则,如:导师应允许学生针对课题提出自己的见解,并且不应惧怕导师;优秀导师应鼓励学生积极参加国内外的学术会议,并提交报告或海报,积极建立自己潜在的合作社交网络。总是要求学生们一定要实事求是,无论是发表演讲、海报或在网页上,都不要夸大自己的研究结果。导师应投入必要的时间指导学生撰写科技论文,尤其是选题环节。另外,总是鼓励自己的学生周末要充分休息,这样才能以饱满的状态投入到创新研究中。对于国际博士后,还建议他们利用假期或周末远足,如去德国一些城市及其博物馆、剧院等学习当地的文化知识;同时也鼓励德国的博士后有机会到其他国家,如去中国参观学习当地文化知识,这对他们职业生涯的发展非常有帮助。
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    SARS-CoV-2核衣壳蛋白预测与原核重组表达应用
    秦小波, 高 华, 张冰冰, 高继海
    生物学杂志    2021, 38 (4): 17-.   DOI: 10. 3969 / j. issn. 2095-1736. 2021. 04. 017
    摘要184)      PDF   
    为了优化构建SARS-CoV-2核衣壳蛋白原核表达载体并获得大肠杆菌表达的重组融合蛋白,研究利用公开的摘基因组数据与在线各蛋白质预测工具分析SARS-CoV-2核衣壳蛋白与其他β-CoV核衣壳蛋白的异同,以及二、三级结构情况;为合成、构建大肠杆菌表达系统密码子优化的SARS-CoV-2核衣壳蛋白原核表达载体提供辅助。基于生物信息分析,设计并构建含His标签的重组原核载体pET-N,转化BL21大肠杆菌感受态细胞,IPTG诱导表达目的蛋白,亲和层析法纯化重组融合蛋白,并经SDS-PAGE与Western Blot进行鉴定。预测分析了SARS-CoV-2核衣壳蛋白的序列特征与结构情况;并成功获得原核表达重组载体pET-N,发现其重组融合蛋白在上清液与包涵体中都存在,通过破碎包涵体,纯化获取目的蛋白,为间接ELISA法检测感染者血清中抗体所需的ELISA包被抗原提供参考。
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    轮状病毒VP3表达载体pEGFP-VP3的构建、表达及功能研究
    杜静, 周艳, 纳璐, 林晓晨, 胡晓青, 汪艺, 李鸿钧
    生物学杂志    2020, 37 (6): 7-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.06.007
    摘要178)      PDF   
    通过构建重组表达载体pEGFP-VP3,将pEGFP-VP3转染MA104细胞,观察VP3的表达情况和表达的VP3对轮状病毒复制的作用,进一步评价构建方式是否成功。GFP荧光和Western Blot结果显示,pEGFP-VP3转染MA104细胞48 h,重组蛋白VP3表达量最高。通过RV拷贝数和免疫荧光检测病毒的复制情况,结果均显示重组蛋白VP3可促进病毒复制,为后续更加深入地探究VP3的功能及在轮状病毒复制中的作用提供了实验基础。
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    虾青素的免疫调节机制及在抗疫中的潜在应用
    郑鑫鑫, 黄青
    生物学杂志    2021, 38 (2): 3-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095⁃1736.2021.02.003
    摘要175)      PDF   
    虾青素是一种脂溶性类胡萝卜素,存在于多种水生生物中,而在所有积累虾青素的微生物中,雨生红球藻被认为是自然界中生产天然虾青素最好的微生物。虾青素具有极强的抗氧化活性,在抗肿瘤、抗炎、器官保护等方面都有一定的功效;同时,虾青素在免疫调节方面也显示了特殊作用,能够保护免疫细胞,增加免疫细胞的数量,促进免疫球蛋白产生或细胞因子分泌水平,抑制免疫应答反应过度而引起的细胞因子风暴或炎症风暴等。为此,综述虾青素在免疫调节方面的作用,归纳目前有关分子机制或信号通路的一些研究成果,并结合全球新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情,基于虾青素突出的免疫调节功能及抗炎效果,探讨它在抗疫中的潜在应用,旨在为虾青素用于保障健康及抗疫药物研发提供一定的依据。
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    微藻精准营养与功能及潜在应用研讨会概述
    葛保胜, 秦 松
    生物学杂志    2021, 38 (2): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095⁃1736.2021.02.001
    摘要173)      PDF   

    新冠病毒暴发初期,我们对它还知之甚少,仍缺乏系统研究,尚未能及时发现特效药进行对症治疗,因此在临床治疗过程中仍主要依靠增强病人自体免疫力来对抗病毒侵扰[1-2]。大量前期研究表明,微藻具有调节机体免疫、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤等多种功效,因此,微藻产品有望在抗击新型冠状病毒过程中发挥其调节机体免疫,对抗新型冠状病毒带来的“炎症风暴”等作用,从而对维持人体健康和患者身体康复起到积极效果。为了更好地协助抗击新型冠状病毒疫情,积极发挥微藻营养及保健功能,促进微藻产业的健康发展,在青岛微藻产业学会的组织下,青岛微藻产业学会和生物学杂志社于2020年5月9日上午共同主办了一场关于“微藻精准营养与功能”的线上研讨会,期望通过本次会议,充分讨论微藻的精准营养与功能,探讨微藻产品在促进人体健康及新型冠状病毒治疗过程中可能发挥的作用,并以此为契机,推动微藻作为人体营养补充和疾病治疗的精准功能等方面的研究,从而为我国微藻产业的转型升级起到积极促进作用。

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    基于基因组规模代谢模型探究影响肝癌细胞生长的关键基因
    徐轶舟, 王卓
    生物学杂志    2021, 38 (1): 8-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.01.008
    摘要171)      PDF   
    基于全基因组规模代谢模型的模拟分析已被成功应用于探索包括癌症在内的多种疾病的发生机制,通过模拟基因敲除对肿瘤细胞生长的影响,鉴别关键代谢重编程节点。通过分析肝细胞肝癌(Hepatocellular carcinoma, HCC)不同于正常肝细胞的代谢差异,发现AKG能够调节肿瘤生长,是潜在的抗癌药物靶点;而TECR在HCC细胞中的重要性降低使其成为潜在的抗肿瘤位点。HCC肝癌细胞在胆固醇合成通路上存在代谢重编程:DHCR24和HMGCS2基因的缺失可以帮助肿瘤细胞避免正常凋亡,而IDI2基因的存在能够增强肿瘤细胞增殖、迁移能力;胆碱代谢物可以影响脂肪酸合成通路从而促进炎症反应来加速癌症发展的进程。
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    谷氨酸棒杆菌漆酶基因NCgl0908的克隆、表达及功能
    司雅楠, 刘秀霞, 杨艳坤, 詹锦玲, 白仲虎
    生物学杂志    2021, 38 (4): 12-.   DOI: 10. 3969 / j. issn. 2095-1736. 2021. 04. 012
    摘要171)      PDF   
    漆酶(Laccase)是多铜氧化酶家族中的主要成员,能够催化多种酚类和芳香类化合物的氧化,因此具有很大的工业应摘用潜要力。虽然对漆酶的研究及应用已获得一定进展,但主要集中在植物和真菌漆酶,对细菌漆酶的研究较少。研究从谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)中分离到一个漆酶基因NCgl0908,其全长1542bp,编码513个氨基酸。将其氨基酸序列与几种已鉴定的细菌和真菌漆酶进行序列比对,发现它们的4个铜离子结合位点的氨基酸高度保守,推测NCgl0908是一个新的漆酶基因。把NCgl0908基因克隆入表达载体pColdⅡ,并在大肠杆菌BL21中诱导表达。利用镍柱亲和层析法纯化表达产物,并以2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)作为底物检测其漆酶活性以及酶动力学参数,发现其漆酶活性为25. 4 U/ mL,Km为2. 22×10-4mol / L,Vmax为2. 432×10-6mol / (L·min)。
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    人类胚胎干细胞分化与功能研究进展
    董 毅, 董一港
    生物学杂志    2021, 38 (3): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.03.001
    摘要168)      PDF   
    人类胚胎干细胞系(hESC)来源于着床前的人类体外受精(IVF)胚胎,它的可塑性以及能够无限自我更新的能力允许其在体外产生无限数量的不同类型细胞,从而为基础研究和再生医学开辟新的途径。目前为止,已经可以使用多种方法建立和扩大hESC,并使其分化为特定的细胞以发挥功能。系统介绍人类胚胎干细胞分离、培养及分化为特定细胞系的各种策略,并从单细胞、突触传递以及神经回路等层面着重概述hESC诱导分化的神经细胞在体外研究中的功能;分析讨论hESC所面临的问题及其未来的发展,旨在通过不同视角阐述hESC的功能,为读者提供最新的研究进展。
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    光促酶催化反应设计及生物合成应用
    张武元, 袁 波, 曲 戈, 孙周通
    生物学杂志    2021, 38 (5): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.05.001
    摘要164)      PDF   
    光促酶催化是一门快速发展的多学科交叉技术,其结合了光催化与酶催化的优势,在生物合成领域中发挥重要的应用潜力。通过自然仿生设计,并综合官能团的形成及传递效率、原子经济性、环境因子等多维因素,光促酶催化可有效打破天然酶催化反应类型有限等局限,对建立高效低耗的绿色合成新途径具有重要意义。近年来,光促酶催化已成功应用于催化碳碳、碳氧、碳氮、碳卤成键等重要的生化反应,在催化活性、原子经济性、选择性、底物谱拓展等方面表现出独特的优势。重点介绍当前人工光促酶催化技术在生物合成方面的应用与进展,分析其应用潜力和有待解决的技术瓶颈,从而为进一步开发基于光促酶催化技术的绿色生物制造领域提供参考。
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    椿叶花椒在安徽省的新分布
    陈婕, 姜春前, 张旭东, 白彦锋, 刘建中, 李士贵
    生物学杂志    2020, 37 (6): 77-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.06.077
    摘要158)      PDF   
    于2019年8月在安徽省青阳县野外踏查时发现了芸香科(Rutaceae)花椒属(Zanthoxylum)一新分布种——椿叶花椒(Zanthoxylum ailanthoides Sieb. et. Zucc.)。在相关文献中均未报道该物种在安徽省的分布。这一发现对于中国植物区系研究和植物多样性保护具有重大意义。
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    基于网络药理学探究虾青素防治乳腺癌的分子机制
    张 楠, 曹晓东, 朱 浩, 杨冬冬, 赵晨宇, 王学梅, 张子英
    生物学杂志    2021, 38 (4): 23-.   DOI: 10. 3969 / j. issn. 2095-1736. 2021. 04. 023
    摘要140)      PDF   
    应用Pharm Mapper在线数据库预测虾青素(astaxanthin, ASX)的作用靶点,并应用OMIM、TTD等在线数据库摘获取要乳腺癌的作用靶点;将ASX的靶点与乳腺癌的疾病靶点取交集得到ASX抑制乳腺癌的靶点,通过Cytoscape3. 7. 1软件构建作用靶点的蛋白相互作用网络图筛选关键靶点;利用GO和KEGG数据库对所有作用靶点进行基因功能富集分析和通路富集分析,以确定其关键作用通路,探讨ASX抑制乳腺癌的作用机制。采用MTT法检测ASX对乳腺癌4T1细胞增殖的影响,通过Western Blot法对p-AKT和PI3K表达水平进行检测。结果显示ASX抑制乳腺癌靶点共21个,并筛选出ADIPOQ、BECNI和PGR 3个核心靶点,通过基因功能及通路富集分析结果发现,ASX抑制乳腺癌主要涉及癌症通路、免疫系统及细胞因子等多个生物过程。细胞增殖结果发现150和300 μmol /L的ASX对乳腺癌4T1细胞生长有显著的抑制作用。Western Blot结果显示ASX可显著降低AKT的磷酸化及PI3K的表达水平。因此推断ASX可能通过PI3K / AKT信号通路来预防乳腺癌。
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    基于matK和rbcL序列的石斛属植物亲缘关系研究
    林晓霞, 鹿炎, 李会丽, 周苹, 郭新红, 印丽萍
    生物学杂志    2021, 38 (1): 46-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.01.046
    摘要138)      PDF   
    采集了中国6个省份的铁皮石斛种质资源共22份,通过叶绿体基因matK和rbcL进行克隆测序,同时结合已报道的近缘物种matK序列33个和rbcL 序列30个进行系统进化分析及分子鉴定。序列结果显示:matK基因序列平均长度为1 708 bp,GC含量32%,保守位点768个,简约信息位点871个;rbcL基因序列平均长度1 332 bp,GC含量42.9%,保守位点802个,简约信息位点24个。遗传多样性分析表明:matK序列单倍型数量(H)32个,单倍型多态性水平(Hd) 0.842,核苷酸多态性(π) 0.270 16;rbcL 序列H为10个, Hd为0.664,π为0.026 11;序列分析及遗传多样性显示matK序列的分析结果具有更大的遗传多样性。遗传聚类结果显示不同产地的铁皮石斛与已有报道的石斛属各聚一支,相同产地铁皮石斛的聚类结果也与其地理分布基本一致。matK序列作为石斛属系统进化关系及亲缘关系分析具有更高的遗传多样性;中国6个省份铁皮石斛种质资源在进化上也具有一定的地域性特征。
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    Cpf1核酸酶的原核表达、纯化及多克隆抗体制备与鉴定
    董彬, 王君, 孙静, 王报贵, 孙春龙, 吴涛
    生物学杂志    2020, 37 (6): 23-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.06.023
    摘要137)      PDF   
    将Cpf1核酸酶N端166个氨基酸的DNA编码序列克隆至pET-28a(+)质粒中,在大肠杆菌BL21中进行重组表达,对诱导其表达的IPTG浓度和诱导时间开展条件优化。利用6×His纯化标签得到的重组蛋白作为抗原进行动物免疫,间接ELISA方法测定免疫后抗血清效价达到128 000,并经Protein A纯化后得到抗体,Western Blot分析抗体的特异性,结果显示可以特异性识别大肠杆菌中表达的Cpf1(1-166)和Cpf1,为Cpf1在生物体中的检测提供工具,且将为推动CRISPR/Cpf1系统在生物体中的应用奠定良好的实验基础。
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    利用CRISPR/Cas9系统构建人HIF-1α基因敲除细胞株
    杨芳, 张宝云, 向伟, 王凭青, 向远彩
    生物学杂志    2020, 37 (6): 33-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.06.033
    摘要135)      PDF   
    在人源HIF-1α的PAS结构域内设计特异性靶点,构建Cas9-gRNA-HIF-1α敲除质粒,并将其转染至细胞后经嘌呤霉素筛选出21个单克隆细胞株,随后通过酶切、测序分析及下游基因验证等方法检测,最后得到一株特异性敲除HIF-1α的纯合子细胞(H20)。所设计的靶点能够有效地编辑HIF-1α,将为在其他细胞中通过CRISPR/Cas9系统特异性敲除HIF-1α提供方法借鉴。与此同时,也将为后续揭示HIF-1在由正常排卵事件演变成卵巢肿瘤过程中的作用机制奠定基础。
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    联合CGGA-TCGA数据库挖掘胶质瘤显著生存相关基因
    吕俊杰, 张一骅, 邓贵, 刘佳欣, 吕正禹, 任付宾, 陈丽娜
    生物学杂志    2021, 38 (1): 18-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.01.018
    摘要133)      PDF   
    利用CGGA与TCGA数据库,挖掘胶质瘤预后标志相关基因,结合差异分析、生存分析、共表达分析、临床相关性分析和ROC曲线评估预测能力,并通过TCGA验证,得到PLAT、IGFBP2、BCAT1和SERPINH1等4个可以作为独立预后标志因子的基因。分析表明,这4个基因不仅是独立的预后因子,还在不同人群中都具有较好的预后预测能力,说明找到的预后基因具有潜在的应用价值。对SERPINH1剪接事件进行分析,揭示可变剪接事件是影响患者预后的重要因素,这为进一步理解胶质瘤预后基因的特征提供了依据。
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    分枝结构特异性内切酶-1(FEN1)突变体N266D表达纯化及功能分析
    邱秀芹, 史崔颖, 孙洪芳, 王晓晓, 杜佳慧, 郭志刚, 刘松柏
    生物学杂志    2021, 38 (4): 34-.   DOI: 10. 3969 / j. issn. 2095-1736. 2021. 04. 034
    摘要131)      PDF   
    人源分枝结构特异性内切酶-1(Flapendonuclease1,FEN1)作为DNA复制及DNA修复过程中重要的参与者摘,在维护基因组稳定和完整性方面具有不可替代的作用。尽管FEN1在很多肿瘤细胞中的表达都发生异常,但FEN1基因体细胞突变或遗传突变事件在人体细胞中却很少发生,发表的文献报道较少。前期在白血病患者骨髓细胞中发现了FEN1基因的一种N266D杂合突变体,基于此,成功构建了FEN1-N266D在原核及真核中的表达重组质粒,纯化了原核FEN1-WT、FEN1-N266D蛋白;通过TAMRA标记的DNA底物,检测了FEN、GEN和EXO的3种酶活性,结果发现N266D突变体的FEN、GEN及EXO活性基本不变;RTCA方法检测发现N266D蛋白过表达使细胞增殖能力受到抑制。通过以上对FEN1突变体N266D蛋白的核酸酶活性及对细胞增殖能力影响的分析,为进一步探讨FEN1突变体N266D在肿瘤发生进展中的潜在功能奠定了基础
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    全球海洋病毒数据库中新型噬病毒体的发现
    周 亮, 徐声忠, 盛伊建, 王永杰
    生物学杂志    2021, 38 (4): 43-.   DOI: 10. 3969 / j. issn. 2095-1736. 2021. 04. 043
    摘要125)      PDF   

    噬病毒体是寄生于原生生物巨病毒的一类小型双链DNA 病毒。带有噬病毒体的巨病毒侵染单细胞真核宿摘主的要能力下降,结果使得真核宿主的存活率上升。噬病毒体最早分离自巨病毒和单细胞真核宿主的共培养体系。随后基于宏基因组学分析表明,噬病毒体广泛分布于全球水环境中(尤其是淡水环境中)。通过深度分析全球海洋病毒数据库(Global Ocean Viromes) 序列,挖掘出了3 条完整的、新的噬病毒体全基因组序列( Global Ocean Viromes Virophage_1 /2/3, GOV_V1 /2/3)。系统发育和基因组分析表明,GOV_V1 与藻类巨病毒的潜在噬病毒体( 如QLV 和YSLV1,4,6) 亲缘关系最近,GOV2_V2 和GOV2_V3 则与阿米巴虫巨病毒的噬病体(Sputnik 家族) 亲缘性最近。结果显示,微藻可能是GOV2_V1 的真核宿主,而原生动物可能是GOV2_V2 和GOV2_V3 的真核宿主。


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