侵染甘蔗红腐病菌的首个维克多病毒（Colletotrichum falcatum victorivirus 1, CfVV1）的完整基因组鉴定、系统发育分析与生物学特征

《Archives of Virology》：A victorivirus infecting Colletotrichum falcatum: genomic characterization and evolutionary analysis

本研究发现并鉴定了首个侵染重要甘蔗病原真菌（Colletotrichum falcatum）的维克多病毒（CfVV1）。研究人员从巴西甘蔗中分离真菌菌株，通过高通量测序、透射电镜和生物信息学分析，成功解析了该病毒的完整基因组、粒子形态、保守基序与系统进化地位。该研究为真菌病毒的多样性、进化及其与植物病原真菌的互作研究提供了新的重要案例。

　　

甘蔗是全球最重要的糖料作物，其产业却长期受到一种名为红腐病的严重真菌病害威胁。这种病害的“罪魁祸首”是一种名为镰孢炭疽菌（Colletotrichum falcatum）的病原真菌。它不仅能直接侵害甘蔗，还会与甘蔗螟虫“联手”，加重危害，给农业生产带来巨大损失。在自然界中，即使是病原真菌自身，有时也会“生病”——它们会被一些特殊的病毒，即真菌病毒（mycovirus）所感染。这些真菌病毒虽然不直接感染植物，但它们可能改变真菌的“脾气”，比如削弱其致病力，这为开发基于真菌病毒的生物防治策略提供了诱人前景。然而，我们对侵染重要植物病原真菌的病毒多样性仍知之甚少，特别是对于镰孢炭疽菌，此前尚未有完整的维克多病毒（Victorivirus）的基因组报道。维克多病毒是一类具有双链RNA（dsRNA）基因组的真菌病毒，近期在病毒分类学中，与“同伙”一起从原来的全病毒科（Totiviridae）中被划分出来，组成了新的“假性全病毒科”（Pseudototiviridae）。了解这些病毒的“身份”和特性，是探索其潜在应用价值的第一步。为了填补这一知识空白，一项研究在《Archives of Virology》上发表，首次报道了从甘蔗红腐病菌中鉴定到的一种全新的维克多病毒。

为开展本研究，研究人员从巴西圣保罗州甘蔗栽培区分离得到镰孢炭疽菌菌株01/18。关键技术方法包括：从真菌菌丝中提取和纯化病毒dsRNA；利用Illumina平台进行高通量测序，并结合Sanger测序补全基因组；通过透射电子显微镜观察病毒粒子形态；利用生物信息学工具进行开放阅读框（ORF）预测、蛋白保守结构域分析、系统发育树构建等，以确定病毒的分类地位和特征。

研究结果

CfVV1病毒基因组的鉴定与基本特征

研究人员从镰孢炭疽菌菌株01/18中成功提取到一条清晰的dsRNA条带。通过测序和组装，获得了一个长度为4906 bp的完整病毒基因组序列，其GC含量为60%。该基因组包含两个重叠的开放阅读框：ORF1编码衣壳蛋白（CP），ORF2编码依赖于RNA的RNA聚合酶（RdRP）。两个ORF通过一个AUGA基序重叠，其中ORF1的终止密码子（UGA）与ORF2的起始密码子（AUG）重叠，这是维克多病毒的典型特征之一。CfVV1的CP和RdRP预测蛋白分别与已知的Colletotrichum cliviicola victorivirus 1（CcVV1）和Colletotrichum nativitas totivirus 1（CnTV1）的相应蛋白具有约70%和68%的序列同一性。在ORF1/ORF2重叠区域上游，预测存在一个稳定的H型假结结构，这与维克多病毒利用“终止-重启”翻译机制的表达策略相符。CfVV1的CP C端含有富含丙氨酸/甘氨酸/脯氨酸（A/G/P）的区域，RdRP含有八个保守的基序（I–VIII），这些也都是维克多病毒的典型特征。

病毒粒子的形态学观察

为了提供病毒存在的直接证据，研究人员对部分纯化的病毒样品进行了透射电子显微镜观察。结果显示存在直径约40纳米的球形、等轴病毒样颗粒。这一形态与维克多病毒属成员的典型形态一致，从物理层面证实了CfVV1病毒粒子的存在。

CfVV1的系统发育分析与分类学地位

为了明确CfVV1在病毒分类学中的位置，研究人员基于RdRP和CP的氨基酸序列进行了系统发育分析。构建的最大似然树显示，CfVV1与维克多病毒属的其他成员聚为一支，明显区别于假性全病毒科内的其他属（如Leishmaniavirus, Trichomonasvirus, Eimeriavirus）。同时，它也与原先属于全病毒科的成员（现归于正性全病毒科Orthototiviridae）分开。该分析结果支持将CfVV1归为维克多病毒属的一个新成员。

与相近病毒的比较与物种界定

根据国际病毒分类委员会对维克多病毒属的物种划分标准（主要基于RdRP氨基酸序列同一性<70%），CfVV1与同属的CcVV1的RdRP同一性为70.00%，恰好处于物种划分阈值附近，表明它们是亲缘关系极近但又可能不同的病毒。此外，两者的基因组重叠信号基序也不同：CcVV1使用UAAUG，而CfVV1使用AUGA。这些差异进一步支持了CfVV1作为一个潜在新病毒物种的地位。

结论与意义

本研究首次完整报道了侵染重要甘蔗病原真菌镰孢炭疽菌（Colletotrichum falcatum）的一种维克多病毒——Colletotrichum falcatum victorivirus 1（CfVV1）。研究团队成功解析了其4906 bp的双链RNA基因组，确定了其编码CP和RdRP的两个重叠ORF及其AUGA重叠基序、上游假结等关键遗传特征，并通过透射电镜观察到了直径约40纳米的典型等轴病毒粒子。系统发育分析明确地将CfVV1归入新近确立的假性全病毒科下的维克多病毒属。

这项研究的意义在于：首先，它扩展了我们对侵染植物病原真菌的病毒多样性的认识，特别是填补了在镰孢炭疽菌中未发现完整维克多病毒基因组的空白。其次，对CfVV1基因组、蛋白保守基序和系统发育位置的详细刻画，为维克多病毒乃至更广泛的假性全病毒科的分类学、进化研究和功能基因组学提供了新的、高质量的数据。最后，鉴于真菌病毒在调节真菌致病力方面的潜力，对甘蔗重要病原真菌内源性病毒的发现和鉴定，是未来探索基于真菌病毒的病害生物防治策略的重要基础性工作，为开发环境友好的植物病害管理新途径提供了潜在的病毒资源。