极端嗜盐古菌Haloquadratum walsbyi的新型病毒扩展了高盐环境古菌病毒圈的认知边界

本研究通过病毒荧光原位杂交(virusFISH)和多组学技术，首次系统揭示了极端嗜盐"方形古菌"Haloquadratum walsbyi的病毒群落特征，鉴定出新型尾状dsDNA病毒亚科"Haloquadravirinae"，证实其可感染近40%的自然种群，为理解高盐生态系统病毒-宿主互作提供了关键范式。

　　

在浩瀚的微生物宇宙中，有一类被称为"盐盒"的方形古菌Haloquadratum walsbyi统治着全球盐田的结晶池。这些极端嗜盐的微生物在接近盐饱和的环境中形成密集的种群，却长期保持着神秘的面纱——尽管其生态重要性已被广泛认知，但与之相关的病毒却始终难以捉摸。传统培养方法的局限性使得科学家们只能通过电子显微镜偶然捕捉到感染方形细胞的病毒身影，这种认知空白严重制约了我们对高盐环境病毒-宿主共进化机制的理解。

西班牙阿利坎特大学（University of Alicante）的研究团队在《The ISME Journal》发表的研究打破了这一僵局。研究人员创新性地结合病毒荧光原位杂交(virusFISH)、单细胞基因组学和宏基因组学技术，对西班牙圣波拉Bras del Port盐田CR30结晶池的病毒群落进行了系统解析。通过构建病毒富集培养体系和使用包含364个病毒克隆的"病毒芯片"(virochip)，研究首次实现了对Haloquadratum walsbyi病毒群落的全面捕获和功能表征。

关键技术路线包括：1)建立Haloquadratum靶向病毒富集培养体系；2)采用病毒芯片高通量筛选阳性克隆；3)开发针对保守基因的多重病毒FISH探针系统；4)结合单细胞基因组学直接关联病毒与宿主细胞；5)运用宏基因组学分析病毒群落结构和动态变化。样本来源于西班牙Bras del Port盐田不同盐度梯度的多个池塘（CM1、CM2、CCAB、CR30和CR41），时间跨度覆盖2014-2019年多个季节。

【Haloquadratum-targeted virome分析】研究人员首先将Haloquadratum walsbyi纯培养物与自然病毒群落共培养，成功富集获得低GC含量(44.4±0.4%)的病毒群体。透射电镜显示富集后纺锤形病毒比例从39%显著提升至68%，宏基因组组装揭示了93%的病毒contigs长度小于1kb，其中vContig01（56.3% GC）在富集体系中占比近10%，可能代表一类新型纺锤形病毒。

【Several viruses putatively infecting Haloquadratum are distant members of the Haloferuviridae family】通过病毒芯片筛选获得25个完整基因组，系统发育分析表明这些病毒构成了Haloferuviridae科的新亚科"Haloquadravirinae"。该亚科包含三个新属："Polavirus"、"Squarevirus"和"Walsbyivirus"，基因组大小约34kb，编码44.9±3.3个ORFs。19个基因组中鉴定出与宿主CRISPR系统匹配的原型间隔序列(proto-spacers)，证实其宿主特异性。核心基因组包含20个保守基因，其中C末端含糖基水解酶结构域的CHP可能参与宿主识别。

【Visualization and quantification of"Haloquadravirinae"-infected cells in nature】病毒FISH分析显示，在22%盐度条件下约37.8%的方形细胞被感染，而在37%高盐环境中感染率降至26.8%。这种盐度依赖性差异提示病毒可能采用"假溶原"(pseudolysogeny)策略应对高盐环境的极端条件。

【Haloquadraviruses are highly abundant in hypersaline environments】核心基因招募分析表明，该病毒亚科在盐田病毒群落中占比最高可达92.2%，在CR30结晶池的细胞宏基因组中占比3.6%，显示其活跃的感染状态。季节动态显示7月份古菌丰度高峰时病毒相对丰度最低，可能反映"杀死胜者"(Kill-the-Winner)的生态模式。

【Single-cell genomics, hybridization, and fosmid 4G12 purification】单细胞基因组学成功将fosmid 4G12（5.4kb，43% GC）与Haloquadratum细胞直接关联。该元件编码的螺旋-转角-螺旋DNA结合蛋白与PL6家族质粒和betapleolipoviruses具有同源性，可能代表一类新型病毒相关移动遗传元件(ViPREs)。

这项研究通过多组学联用策略，首次系统揭示了Haloquadratum walsbyi的病毒群落结构和感染动态。提出的"Haloquadravirinae"亚科不仅丰富了古菌病毒的分类框架，其高达92.2%的群落占比更凸显了这类病毒在高盐生态系统中的关键作用。研究发现病毒感染率随盐度升高而降低的现象，为理解极端环境下病毒-宿主互作提供了新视角。单细胞技术与病毒FISH的结合，为研究不可培养微生物的病毒关联建立了方法学范式。该工作将Haloquadratum walsbyi确立为研究古菌病毒生态与进化的理想模型，对理解地球极端环境中微生物组的病毒调控机制具有重要启示。