一种新发现的不分节段小双节RNA病毒的形态特征、遗传进化及致病性

Picobirnaviruses (PBVs), belonging to the family Picobirnavirdae, traditionally are considered as segmented RNA viruses. PBVs have a wide host range and can infect humans, livestock, wild animals, birds and so on. They cause diarrhea in infected mammals, such as pigs, humans and are associated with respiratory diseases and graft-versus-host disease in human. Marmota himalayana, a species endemic to the Qinghai-Tibetan Plateau, is considered a major reservoir of Yersinia pestis. Based on the Viromics of M. himalayana, we discovered four complete genomes of unsegmented PBVs. Therefore, using deep sequencing combined with these strategies, such as cell culture, immune electron microscopy, in situ hybridization and histopathology, we will investigate the morphology, the evolutionary relationship with the segment PBVs, host rang and tissue tropism, and the potential pathogenicity to human. Our research results will be very important for the understanding of the diversity, host range and genetic evolution of segmented viruses and for control of natural epidemic diseases.

小双节RNA病毒（picobirnaviruses, PBVs），属小双节RNA病毒科（picobirnaviridae），传统上被认为是分节段RNA病毒。PBVs宿主范围广泛，能感染人、家畜、野生动物及鸟类等，可引起猪和人的腹泻，并与呼吸道疾病及移植物抗宿主病发病密切相关。喜马拉雅旱獭是青藏高原特有物种，是鼠疫的自然宿主。申请者在对喜马拉雅旱獭肠内容物病毒组学研究中新发现四个不分节段小双节RNA病毒全基因组。在此基础上，本项目拟采用高通量测序与细胞培养、免疫电镜、原位杂交和组织病理分析等技术相结合的策略，研究揭示不分节段小双节RNA病毒的形态结构特征、与分节段小双节RNA病毒的进化关系、宿主范围和组织嗜性，评估其对人潜在的致病性。本项目研究成果将有助于深入认识分节段RNA病毒的遗传多样性、进化起源以及致病性，对于提高自然疫源性疾病防控水平有积极意义。

小双节RNA病毒（picobirnaviruses, PBVs）属小双节RNA病毒科（picobirnaviridae），传统上被认为是分节段RNA病毒。PBVs宿主范围广泛，能感染人、家畜、野生动物及鸟类等，引起猪和人的腹泻，并与呼吸道疾病及移植物抗宿主病发病密切相关。在对喜马拉雅旱獭肠内容物病毒组学研究中新发现四个不分节段小双节RNA病毒全基因组（unPBV HT 1-4）。因此，本项目对不分节段小双节RNA病毒的遗传多样性、宿主范围和细胞嗜性、进化起源以及致病性进行了研究。结果表明不分节段小双节RNA病毒广泛存在于喜马拉雅旱獭肠内容中，其中unPBV HT1 阳性率为14%，unPBV HT2 阳性率为54%，unPBV HT3 阳性率6.8%，unPBV HT4 阳性率11%。且存在同一个样本中检出多个类型不分节段小双节RNA。完成59株不分节段小双节RNA病毒全基因组测定，经序列比对，结果表明unPBV HT1-4的基因组非常保守，核苷酸相似性>99%。对40个有代表性的单份样本进行高通量测序，发现20条新的不分节段小双节RNA病毒。进化树显示capsid和RdRp的进化树拓扑结构有差异，存在重组。此外，在藏羚羊肠内容中也检测到不分节段小双节RNA病毒，命名为ZLY1_ct164。ZLY1_ct164与所有已知不分节段PBVs的RdRp核苷酸一致性在27.0%~47.6%之间，氨基酸一致性在15.8%~45.8%之间。ZLY1_ct164与unPBV HT2的亲缘关系最近，核苷酸和氨基酸一致性分别为47.6%和45.8%。这一结果扩大了不分节段小双节RNA病毒的宿主范围。本项目尝试多种哺乳动物细胞分离，但均未成功。经过初步的动物实验以及人血清学筛查，未发现不分节段小双节RNA病毒有感染人或致病的证据。通过生态学研究发现，不分节段小双节RNA病毒与肠道多个科的细菌存在相关性。本项目研究成果将有助于深入认识分节段RNA病毒的遗传多样性、进化起源以及致病性。