巴西番木瓜（Carica papaya L.）相关新型单组分Begomovirus——papaya mottle virus（PaMoV）的基因组鉴定及新种Begomovirus papayavariati的提出

《Archives of Virology》：Genome characterization of a begomovirus isolated from Brazilian Carica papaya plants

　　

番木瓜（Carica papaya L.）植株对多种病毒病原体敏感。然而，关于拉丁美洲番木瓜相关DNA病毒的信息有限。在本研究中，研究人员在巴西 Rio Grande do Norte 州 Baraúna 收集了表现症状的番木瓜植株，并筛查 Begomovirus 感染。10份样品中有3份通过使用通用引物的聚合酶链反应（PCR）检测为阳性，并进一步通过滚环扩增（RCA）和 Oxford Nanopore 测序进行分析。该方法使研究人员能够恢复具有 Begomovirus 典型 DNA-A 组分组织的完整环状病毒基因组。研究人员将这一新鉴定的病毒因子命名为 papaya mottle virus（PaMoV）。样品中未检测到 DNA-B 组分，提示 PaMoV 是单组分 Begomovirus。三个分离物的序列共享超过95%的核苷酸同一性。成对序列同一性连同系统发育分析支持将 PaMoV 分类为一个新 Begomovirus 种的成员，研究人员为此提议名称“Begomovirus papayavariati”。这是巴西首次报道与 C. papaya 相关的 Begomovirus。

研究背景

番木瓜（Carica papaya L.）是热带和亚热带地区广泛栽培的重要热带水果作物，具有营养和经济重要性。病毒病是番木瓜生产中的主要栽培挑战。其中，papaya ringspot virus（PRSV；Potyvirus papayanuli，family Potyviridae）以及与两种 fusagraviruses（Fusagravirus roku 和 Fusagravirus kyu，family Fusagraviridae）和不同 umbra-like viruses 相关的 papaya meleira virus complex，因对植株发育和果实品质影响显著，被认为是经济上最重要的病毒。番木瓜也易感 Geminiviridae（双生病毒科）的 DNA 病毒，该科病毒具有单链 DNA 基因组，可感染多种栽培和野生植物。许多 Begomovirus 属病毒与 papaya leaf curl disease（番木瓜曲叶病）相关，症状包括叶片卷曲（leaf curling）、叶脉增厚（vein thickening）、矮化（stunted growth）和果实产量下降（decreased fruit yield）。这些病毒主要影响印度和其他亚洲国家的番木瓜作物。在美洲，与番木瓜相关的 begomoviruses 报道很少，主要在墨西哥和美国。这些发现提示，该类病毒是美洲番木瓜病毒组中尚未充分探索的组成部分。尽管巴西是世界主要番木瓜生产国之一，但此前没有 begomoviruses 侵染番木瓜的报道，表明该作物病毒监测存在空白。为填补这一空白，研究人员在巴西东北部调查番木瓜植株，评估其可能感染 Begomovirus。因此，研究人员采用基于聚合酶链反应（PCR，核酸扩增技术）的快速筛查策略，使用通用简并引物，随后对滚环扩增（RCA，环状DNA扩增方法）产物进行 Oxford Nanopore 测序，从而获得与有症状 C. papaya 植株相关的一种此前未描述 begomovirus 的完整基因组序列。

主要关键技术方法

研究人员从巴西 Rio Grande do Norte 州 Baraúna 的商业田采集 10 株表现典型病毒病症状（叶斑驳、褪绿斑点和叶片变形）的番木瓜植株，作为样本队列来源。以 CTAB 法提取总 DNA，用通用简并引物 PAL1v1978/PAR1c496 进行 PCR，扩增 DNA-A 的 1.1 kb 片段；10 份中 N20、N21、N23 阳性。随后进行 RCA，并用 Oxford Nanopore Technology（ONT）在 PromethION P2 Solo 平台测序，Dorado v2.0.0 进行 basecalling；另用 DNA-B 通用简并引物 PCR。序列分析采用 BLASTn、Geneious Prime^? 2025.0.3、Minimap2、SDT（Sequence Demarcation Tool）和 IQ-TREE 最大似然系统发育分析。

研究结果

样品筛查、测序与基因组获得：N20、N21、N23 的测序分别产生 12,185、39,918 和 22,091 条 reads。研究人员通过单个原始 reads 中重复的串联单元识别 putative circular viral genome sequences，这种模式与 RCA 扩增环状 DNA 分子一致。环状序列经 BLASTn 与 GenBank 中 CRESS DNA virus 序列比较，保留 begomovirus-like 序列。最终每个样品恢复一个完整病毒基因组，长度均为 2637 nt。研究人员将该新发现病毒因子命名为 papaya mottle virus（PaMoV）。

PaMoV 命名与基因组结构：BLASTn 分析显示，所有 PaMoV 分离物与单组分 tomato leaf curl purple vein virus（ToLCPVV；Begomovirus solanumviolavenae；GenBank 登录号 NC_035481.1、KY196221.1 和 KY196217.1）分离物具有最高核苷酸同一性，范围为 84.19%?84.70%；ToLCPVV 此前报道于巴西东北部 Piauí 州 Guadalupe 的番茄植株。与来自墨西哥和印度的番木瓜感染 begomoviruses 相比，同一性分别低于 74% 和 69%。PaMoV 基因组组织类似 ToLCPVV 和其他美洲单组分 begomoviruses，缺少编码 pre-coat protein 的 AV2 ORF；这与 Old World 单组分病毒编码参与 movement/silencing suppression 的 V2 蛋白不同。DNA-B 靶向 PCR 和 ONT 测序均未检测到 cognate DNA-B component，提示 PaMoV 可能为单组分。

序列同一性与分类：为进行分类学表征，研究人员从 GenBank 检索最佳 BLASTn 命中，并使用 SDT v1.3 中的 MUSCLE 对齐算法计算成对核苷酸同一性。三个 PaMoV 基因组彼此同一性为 96% 和 99%，符合作为同一病毒分离物的分类。PaMoV 基因组序列与其他 begomoviruses 的核苷酸同一性低于 85%，支持其为一个新种成员。根据 Begomovirus 属当前种界定标准，完整基因组序列核苷酸同一性低于 91% 的分离物被视为不同种。在此背景下，研究结果支持将 PaMoV 分离物分类为一个新 Begomovirus 种，研究人员提议名称“Begomovirus papayavariati”。

系统发育分析：研究人员使用 IQ-TREE 推断最大似然系统发育关系，采用 ModelFinder，并以 1,000 次重复的 ultrafast bootstrap 评估分支支持。分析显示 PaMoV 分离物聚在一起，相对于近缘 ToLCPVV 分离物形成独特且获得良好支持的分支。

讨论与结论

这是巴西首次报道与 C. papaya 植物相关的 begomovirus。PCR 和 ONT 测序均未检测到 DNA-B 组分，加之 PaMoV 与单组分 ToLCPVV 近缘，提示 PaMoV 最可能代表一种单组分 New World begomovirus。然而，仍需额外研究确认单一 PaMoV 鉴定组分是否足以建立系统侵染。该发现扩展了已知番木瓜相关 begomoviruses 的多样性，并强化了美洲单组分 begomoviruses 可能比先前认识更广泛的新兴观点。尽管如此，由于感染 PaMoV 的植株同时共感染 papaya meleira virus complex，仍需进一步研究以完成 Koch’s postulates 并阐明 PaMoV 与叶片症状表达的关联。研究结论部分可翻译为：根据当前 Begomovirus 属物种划分标准，完整基因组序列核苷酸同一性低于 91% 的分离物被认为代表不同种。在此背景下，研究结果支持将 PaMoV 分离物分类为一个新 Begomovirus 种的成员，研究人员提议名称“Begomovirus papayavariati”。这是巴西首次报道与 C. papaya 植物相关的 Begomovirus。PCR 和 ONT 测序均未检测到 DNA-B 组分，加之 PaMoV 与单组分 ToLCPVV 近缘，提示 PaMoV 最可能代表一种单组分 New World begomovirus。然而，仍需额外研究确认单一 PaMoV 鉴定组分是否足以建立系统侵染。该发现扩展了已知番木瓜相关 begomovirus 多样性，并强化了美洲单组分 begomovirus 可能比先前认识更广泛的新兴观点。由于感染 PaMoV 的植株同时也共感染 papaya meleira virus complex，仍需进一步研究以完成 Koch’s postulates 并阐明 PaMoV 与叶片症状表达的关联。