野鸟肠道病毒群落解析及DNA病毒暗物质挖掘

作     者：代紫苑 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张文

授予年度：2022年

学科分类：090601[农学-基础兽医学] 09[农学] 0906[农学-兽医学] 

主      题：病毒宏基因组学 DNA病毒暗物质 野生鸟类 基因组结构分析 系统发育分析 

摘      要：目前正在肆虐的新冠病毒给全球的公共卫生事业带来了巨大的冲击,对人类的生命安全构成严重威胁。这次新冠肺炎疫情的爆发再次引起人们对病毒性新发传染病的关注,有研究者对新冠病毒进行溯源研究时发现其可能源于野生动物。野生动物携带并传播病原体的例子常有报道,其中野生鸟类被认为是病毒的天然储藏库。野生鸟类遍布全球各地,这些具有大量生物量的动物在每年的迁徙周期中在全球范围内移动,创造了一个真正相互联系的星球。除了野生鸟类,被人类饲养并食用的家禽可能是潜在的人畜共患禽流感病毒(如甲型流感病毒)的重要放大器。尽管我们与鸟类有着重要的关系,但我们对禽类病毒的多样性了解有限。由于野生动物经常与重要的人类疾病有关,因此识别这些物种中现有或潜在的病原体至关重要。最近二十年来,基于高通量低成本的二代测序技术的宏基因组学的出现,使得病毒的发现出现了质的飞跃,不仅可以追踪特定流行病的起源,而且可以对疾病的最可能来源进行风险评估。为了了解和掌握中国野生鸟类肠道内病毒群落的多样性和丰度并挖掘DNA病毒暗物质分析其遗传进化关系,我们对中国黑龙江、江苏、浙江、吉林和湖南5个省的自然保护区、动物园、公园和农场中收集的九十多种鸟类的3,404份泄殖腔样本进行了系统的宏基因组分析。本研究的主要内容和结论如下:1.野生鸟类肠道病毒群落解析:野生鸟类肠道内共检测到1,518种病毒,属于157个属,36个科,26个目,19个纲,10个门,5个界,4个域。其中核糖病毒域(Riboviria)和单链DNA病毒域(Monodnaviria)的病毒分别占所有序列的65.07%和34.29%,前者占比相对较高的是小RNA病毒目(Picornavirales)中的二顺反子病毒科(Dicistroviridae)、小RNA病毒科(Picornaviridae)和传染性软腐病病毒科(Iflaviridae),后者以细小病毒科(Parvoviridae)和类双生病毒科(Genomoviridae)为主。细小病毒科(Parvoviridae)、二顺反子病毒科(Dicistroviridae)和小RNA病毒科(Picornaviridae)在游禽、鸣禽、攀禽、猛禽、涉禽和走禽六大组内均有检测到,且具有较高的丰度。在种水平上,有将近一半的病毒可以同时存在于两组及两组以上的鸟类肠道中,具体到存在于鸣禽组中的1,146种病毒时,我们发现,约有58.81%的病毒不止感染某一科的鸟类。在属和科分类水平上,分别有20个属、18个科在六组鸟类肠道中共享,表明鸟类可能是这些科和属的关键宿主,这些广泛存在的核心病毒组可能在维持鸟类肠道病毒群落的稳定性和功能中发挥重要作用。***病毒暗物质挖掘:通过宏基因组序列分析,在鸟类肠道中发现了170个属于Cossaviricota门的细小相关病毒以及323个属于Cressdnaviricota门的环形病毒。根据基因组结构分析、系统发育分析以及序列相似性分析,我们挖掘出的170个新型细小相关病毒分别有5个属于细小病毒亚科(Parvovirinae),70个属于浓核病毒亚科(Densovirinae),28个属于Hamaparvovirinae,31个属于细小样杂交病毒(Parvo-like virus),17个属于未分类细小病毒(Parvoviridae sp.),19个属于起源于细小病毒的二分DNA病毒科(Bidnaviridae);挖掘出的323个新型环形病毒中11个属于圆环病毒科(Circoviridae),7个属于小环状DNA病毒科(Smavoviridae),168个属于类双生病毒科(Genomoviridae),137个属于未分类CRESS DNA病毒(CRESS DNA virus sp.)。