极端酸性铜矿尾矿中病毒基因组多样性与生态系统功能的比较宏基因组学研究

针对酸性矿坑排水(AMD)这一全球性环境问题，研究人员通过比较宏基因组学揭示了极端酸性铜矿尾矿中病毒群落的分布规律与生态功能。研究发现932个病毒操作分类单元(vOTUs)，其群落结构受尾矿氧化和盐度梯度驱动，并鉴定出感染Thermoplasmataceae等关键功能微生物的病毒及辅助代谢基因(AMGs)，为理解病毒在AMD生成/生物修复中的作用提供了新视角。

　　

在矿产资源开发过程中，硫化矿尾矿暴露于空气和水时会产生酸性矿坑排水（AMD），这种富含重金属的强酸性废水已成为全球性环境难题。虽然已有大量研究揭示了极端酸性环境中原核微生物的适应机制及其在产酸过程中的作用，但作为微生物群落重要调控者的病毒却长期被忽视。这些纳米级的"暗物质"如何影响极端环境中的微生物功能网络？它们是否参与AMD的生成或修复过程？这些问题对开发新型环境治理策略具有重要意义。

中国的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，首次对极端酸性铜矿尾矿中的病毒群落进行了系统解析。研究人员采用多工具联合策略（VirSorter2、VIBRANT等）从22个尾矿样本中重建病毒基因组，结合宏转录组分析验证其活性，并通过宿主预测和功能注释揭示病毒与宿主的互作关系。

样本收集与理化测量
研究在江西城门山铜矿尾矿库采集不同深度的尾矿样本，pH值介于2.26-3.06之间。表层尾矿因直接暴露于空气呈现更强的氧化特征，而深层尾矿则受盐度梯度影响更显著。

高置信度病毒基因组的回收
通过四款生物信息学工具交叉验证，获得1585个高置信度病毒基因组，聚类为932个vOTUs。值得注意的是，病毒多样性远超共存的 prokaryotes，且表层尾矿的病毒多样性（平均531 vOTUs）显著高于深层（平均249 vOTUs）。

讨论
研究发现病毒群落结构主要受尾矿氧化（表层）和盐度（深层）驱动。特别值得注意的是，深层尾矿中富集了可能感染Thermoplasmataceae的 archaeal viruses，这些宿主微生物与Fe/S₂
氧化还原过程密切相关。研究还鉴定出参与宿主抗逆的病毒AMGs，如重金属抗性基因在深层尾矿中更丰富。宏转录组数据证实这些病毒在AMD相关环境中具有活跃的感染和代谢功能。

结论与环境意义
该研究首次绘制了极端酸性尾矿的病毒群落图谱，揭示了病毒通过调控功能微生物影响AMD生成的新机制。发现病毒可能通过AMGs增强宿主在极端环境中的适应性，这为开发基于病毒调控的AMD原位控制策略提供了理论依据。例如，靶向调控产酸微生物的病毒或可成为抑制AMD生成的新型生物工具，而病毒介导的基因水平转移可能促进微生物的环境适应能力。这些发现不仅拓展了对极端环境病毒生态学的认知，也为解决矿业环境污染问题提供了新思路。