野鸽新型γ冠状病毒的发现及其系统发育与比较基因组学分析揭示禽类冠状病毒多样性

（编辑推荐）本研究通过高通量测序技术(NGS)在非洲野鸽中发现5种新型γ冠状病毒(GammaCoV)，其基因组特征、系统发育分析及遗传距离计算表明应归类为新种Gammacoronavirus columbae，并与鸭冠状病毒形成新亚属。该成果填补了禽类冠状病毒在野生动物宿主中的研究空白，为冠状病毒跨种传播风险预警提供重要数据支撑。

　　

ABSTRACT

COVID-19大流行促使全球加强了对冠状病毒(CoV)多样性的研究。本研究利用Illumina泛冠状病毒捕获面板和二代测序技术，从南非德班地区捕获的81只健康野鸽(Columba livia domestica)中鉴定出5个新型γ冠状病毒基因组（27,582-27,611 nt）。这些病毒在系统发育树上形成独立分支，其ORF1ab编码区5个保守结构域（3CL^pro、NiRAN、RdRp、ZBD、HEL1）的成对谱系距离(PPD)超过ICTV规定的物种和亚属划分阈值，因此提出命名为Gammacoronavirus columbae新种，并与近期报道的鸭冠状病毒共同构成γ冠状病毒新亚属。

INTRODUCTION

冠状病毒作为具有跨种传播潜力的RNA病毒，其研究长期集中于哺乳动物宿主，而禽类冠状病毒多样性尚未充分探索。γ冠状病毒可感染家禽和野生鸟类，其中传染性支气管炎病毒(IBV)是家禽重要病原体。野鸽作为全球分布的入侵物种，其高流动性可能促进病毒传播。尽管挪威、波兰等地曾报道过鸽冠状病毒，但多数研究仅基于200-400 bp的RdRp片段，南非地区更缺乏完整基因组数据。

MATERIALS AND METHODS

2018年在南非德班沿海地区（北滩和南滩）捕获81只健康野鸽，采集口咽和泄殖腔拭样162份。通过：

1. 1.

   泛冠状病毒PCR初筛（Holbrook法）

2. 2.

   Illumina泛冠状病毒面板富集建库

3. 3.

   Sunbeam流程组装（Cutadapt+MEGAHIT+CAP3）

4. 4.

   5个保守结构域串联分析（MAFFT对齐+IQ-TREE2建树）

5. 5.

   RDP4软件检测重组事件

RESULTS

病毒特征

18DUR1毒株（OR639835）基因组27,595 bp，GC含量37.2%，具有典型γ冠状病毒基因排列5′-ORF1ab-S-E-M-N-3′。与Igacovirus亚属不同，其：

• •

  缺乏3a/3b附属蛋白

• •

  含新型附属基因3（IBV 4b同源体）、4（CGCoV 7b同源体）及无同源性的6/7基因

• •

  非结构蛋白切割位点呈独特模式（LQ^{^}ST、MQ^{^}VA）

系统发育分析

基于382 bp RdRp片段构建的ML树显示，南非毒株与中国鸽冠状病毒聚集成独立进化枝，但与鸭冠状病毒（PP845379）遗传距离最近。值得注意的是：

1. 1.

   原Gammacoronavirus anatis（NC_048214）应拆分为两个物种

2. 2.

   刺突蛋白基因存在18DUR1/18DUR4/18DUR5间的重组信号

物种界定

5个保守域串联分析显示：

• •

  种内PPD均值0.01（范围0-0.02）

• •

  与G. galli的种间PPD达0.33（远超ICTV 0.05-0.1的物种阈值）

DISCUSSION

本研究首次在南非野鸽中发现γ冠状病毒新种，其流行病学意义在于：

1. 1.

   宿主适应性：无症状感染提示病毒与野鸽形成稳定共生关系，粪便排毒可能促进环境传播

2. 2.

   分类学启示：现行γ冠状病毒分类框架需修订以容纳鸽-鸭冠状病毒群形成的新亚属

3. 3.

   技术优势：NGS克服了传统PCR对未知病毒检测的局限性

4. 4.

   生态风险：野鸽与家禽/人类的密切接触可能促进重组事件，需纳入冠状病毒监测网络

局限性在于未能分离活病毒，且刺突蛋白因序列差异导致覆盖不全。未来研究应关注：

• •

  病毒在鸽群中的流行率动态

• •

  跨种感染家禽的潜在风险

• •

  附属蛋白6/7的功能解析

该成果为理解冠状病毒进化提供了新的"遗传暗物质"，凸显野生动物监测对预测新发传染病的价值。