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摘要作为光合自养型细菌，蓝藻在太古纪时起始了大氧化事件;它是地球最主要的初级生产者，广泛分布于海洋和淡水水体中。然而，工业革命导致的全球气候变暖和水体富营养化引起全世界范围内季节性的蓝藻水华爆发，这不仅破坏生态系统的平衡，而且引发严重的环境和经济问题。噬藻体是一类特异性侵染蓝藻的双链DNA病毒，它参与调节蓝藻的密度和种群分布，因此被认为是一种潜在的、环境友好的蓝藻水华干预手段。<br>　　噬藻体的研究起步很晚，且主要集中在海洋噬藻体领域。在所有已测序的噬藻体中，只有15％来自于淡水。对于噬藻体的结构生物学研究则更为稀少，目前还没有高分辨率的噬藻体完整结构被报道。解析淡水噬藻体的完整结构对于指导我们改造噬藻体，并将其应用于控制蓝藻水华的季节性爆发具有重要的指导意义。<br>　　巢湖是我国五大淡水湖之一，每年都会爆发严重的蓝藻水华。我们从巢湖分离得到了一株拟鱼腥藻(Pseudanabaenamucicola)，是一类水华爆发时丰度仅次于微囊藻的蓝藻菌株。我们利用该拟鱼腥藻为宿主，从巢湖分离鉴定了两株形态非常相似的短尾噬藻体，分别命名为Pam1和Pam4。基因组序列分析显示:Pam1的基因组大小为36，043bp，编码61个蛋白;Pam4的基因组大小为39，509bp，编码67个蛋白。我们进一步通过冷冻电镜技术结合X射线晶体学，解析了Pam1的完整三维结构。Pam1具有一个直径为650(A)的正二十面体头部，和连接在衣壳上门蛋白顶点处长度为400(A)的短尾。Pam1的头部由415个拷贝的衣壳蛋白组成，它们装配成60个六聚体和11个五聚体;同时，135个拷贝的加固蛋白三聚体粘附在衣壳外部的三次轴上以加固头部稳定性。此外，Pam1的尾部自上而下由12聚体的门蛋白，12聚体的接头蛋白，6聚体的针头蛋白，3聚体的针尖蛋白，以及外侧6个3聚体的尾钉蛋白组成。基于结构分析，我们发现Pam1具有3个新颖的结构特点:1)加固蛋白的三级结构和尾钉蛋白的末端模块非常相似，暗示它可能具有结合宿主受体的能力，是一个双功能蛋白;2)首次发现接头蛋白具有独特的衣壳结合结构域，可通过对称性错配的方式参与接头蛋白与衣壳的相互作用;3)通过比对不同尾型噬菌体的DNA弹射通道，我们提出保守的右手螺旋“膛线”机制，很可能促进噬菌体向宿主细胞内注射DNA。结合这些结果，我们提出了短尾噬藻体的尾部分部组装的模型;同时，我们的研究将为噬藻体在生物和环境方面的应用奠定理论基础。