《Archives of Virology》：Characterization of endogenous pararetroviruses in yam (Dioscorea spp.) genomes revealed four pararetrovirus groups, including a dioscovirus-like lineage: implications for diagnostics and yam germplasm exchange
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山药（Dioscorea spp.）为重要的无性繁殖粮食作物，以其淀粉块茎被广泛种植，易受多种病毒感染，其基因组中携带多样的内源性副逆转录病毒序列（EPRV），因与游离态病毒相似而复杂化诊断与种质交换。为更好表征EPRV多样性，研究人员分析了来自五个山药属物种
山药（Dioscorea spp.）为重要的无性繁殖粮食作物，以其淀粉块茎被广泛种植，易受多种病毒感染，其基因组中携带多样的内源性副逆转录病毒序列（EPRV），因与游离态病毒相似而复杂化诊断与种质交换。为更好表征EPRV多样性，研究人员分析了来自五个山药属物种（圆山药 D. rotundata、参薯 D. alata、D. praehensilis、D. abyssinica 与 D. dumetorum）的86个公开全基因组序列，使用CAULIFINDER流程靶向花椰菜花叶病毒科（Caulimoviridae）保守的逆转录酶（RT）/RNase H结构域筛查内源性副逆转录病毒序列（EPRV）。分析揭示圆山药中四大EPRV类群：Yendovirus、Badnavirus、Yam Endovirus 1及一类类薯蓣病毒（Dioscovirus-like）谱系；尽管多数插入为片段化，研究人员发现对应于Yam Badnavirus与类薯蓣病毒分支的全长推定病毒基因组。这些发现拓展了山药EPRV多样性认知，有助于开发改进的诊断工具以区分内源与游离形式，并促进基于科学、风险相称的山药植物检疫方法，在维护生物安全的同时推动全球种质交换。
研究背景与立项依据
山药（Dioscorea spp.）是西非“山药带”核心的无性繁殖淀粉作物，生产受 Yam mosaic virus（YMV）等病毒威胁；花椰菜花叶病毒科（Caulimoviridae）下杆状DNA病毒属（Badnavirus）引起的 Dioscorea bacilliform viruses（DBVs）在山药中常呈潜伏感染。Badnavirus 等副逆转录病毒可将基因组整合为内源性副逆转录病毒（EPRV），其 RT/RNase H 区域与游离态病毒高度同源，导致常规PCR诊断难以区分内源整合序列与真实侵染，严重干扰病毒指数评定与国际种质健康认证。此外，香蕉条纹病毒（BSV）等作物中EPRV可在胁迫或杂交下重新激活为游离态，重组事件亦可产生新基因型，使育种与检疫决策面临不确定性。随着圆山药（D. rotundata）等参考基因组发布，利用全基因组测序（WGS）系统清查山药EPRV多样性、明确谱系分布与整合状态，成为优化诊断与风险分级的迫切需求。该研究即在此基础上，对5种山药属86份WGS数据开展系统性EPRV鉴定与进化分析，论文发表于《Archives of Virology》。
主要技术方法概述
研究人员从NCBI SRA获取86份山药属WGS短读长/长读长数据（含65份 D. rotundata、8份 D. praehensilis、5份 D. abyssinica、5份 D. dumetorum、3份 D. alata），经质量过滤后分别用SPAdes与Flye从头组装。EPRV筛查采用CAULIFINDER双分支流程：分支A基于重复聚类重建病毒样序列，分支B基于RT/RNase H隐马尔可夫模型（HMM）轮廓检索低拷贝整合元件；随后用CD-HIT在80%一致性阈值去冗余，MAFFT比对，IQ-TREE 2建最大似然（ML）系统树（ModelFinder选模、1000次超快自举），并以HIV-1 RT及Gypsy LTR反转录转座子作外类群排除误判。
研究结果
Diversity of yam EPRV repeats（山药EPRV重复序列多样性）
分支A从86个数据集重建3789条EPRV重复（EPRVr），长度1535–9535 bp，多数为ORF3样片段嵌合宿主序列。按80% aa一致性聚得多簇，D. rotundata 地方种每材料13–24簇、杂交种8–38簇；D. praehensilis 与 D. abyssinica 共享31/32簇且联合共享 D. rotundata 25/28簇，而 D. dumetorum 与 D. alata 重叠较低。ML树将EPRVr分为F1–F5支（自举≥80%），F1归Yam Endovirus Repeats（含DBRTV3群），F5与 Dioscorea nummularia-associated virus（DNuAV，Dioscovirus属）单系聚拢，F4归Yendovirus，F2/F3为未描述新谱系。
Diversity of yam EPRVs（山药EPRV多样性）
分支B检出673条RT/RNase H推定序列，80% nt一致性定义44簇；D. dumetorum 平均簇数最低（2.4），D. rotundata 8.1，D. alata 9.0。ML树（aa）分G1–G4支：G1与DNuAV单系（<80% nt一致性，定名 Dioscorea rotundata dioscovirus，DRDV），D. alata 中另见 Dioscorea alata dioscovirus（DADV）；G2归Yam Badnavirus；G3无已知Caulimoviridae亲和，定名 Yam Endovirus 1（YEDV1）；G4为Yendovirus。EPRVr比EPRV谱系更广。
Genome organization of yam EPRVs（山药EPRV基因组结构）
以RT/RNase H为锚延伸侧翼，发现两类：宿主侧翼整合片段，以及无宿主侧翼、具连续ORF与保守结构域的“类全长”contig。后者集中于G2（Yam Badnavirus 1）与G1（Dioscovirus-like），如 TDr3447B 含-split ORF3（ORF3A 2865 nt、ORF3B 2157 nt），编码RT-LTR、RNase H、peptidase、zinc finger，间区含18 nt tRNAMet样序列（TGGTATCAGAGCTTCTGT）、7个GATA盒与1个TATATAA盒；TDr2439A负链编码RT-LTR、dUTPase、RNase H等。结构似环状Caulimoviridae基因组，但无生物活性验证。
Yam badnavirus 1（山药杆状DNA病毒1）
延伸contig在 D. praehensilis、D. rotundata 中见近全长序列，BLASTn与 DBALV、DBBLV、DBRTV 的ORF3/RT-RNase H >80% nt一致；多数为ORF3被宿主DNA插入打断的片段化重排体。
Dioscovirus-like endoviruses（类薯蓣病毒内源病毒）
三物种（D. abyssinica、D. praehensilis、D. rotundata）获190余条≥80%相似序列，BLASTp与DNuAV 74–79% aa一致；部分有宿主侧翼，含aspartic protease、zinc finger、RT、movement protein、RNase H域，但缺tRNAMet样引物结合基序，为首次在山药详述Dioscovirus-like EPRV。
Yam yendovirus-like viruses（山药类Yendovirus病毒）
五物种均见，>130条；D. praehensilis 中11565 nt代表序列预测115个ORF（编码退化），含RT-LTR、RNase H、pepsin-retropepsin、Zf-CCHC、movement protein样域，广泛片段化、宿主序列穿插、提前终止，符合古老整合退化。
Yam endovirus 1（山药内源病毒1）
五物种均见，>100片段，RT/RNase H同源但ORF3高度降解，含RT-LTR、RNase H、Zf-CCHC、pepsin-retropepsin及retroviral capsid样相似（最高67% aa），为低/无编码潜能古老元件。
讨论与结论浓缩
讨论指出，D. praehensilis/D. abyssinica 与 D. rotundata 的EPRV簇高共享，契合圆山药同倍体杂交起源（父母本为前两者），YYeV与YeDV1可作基因组祖先分子标记。四属EPRV（Badnavirus、Yendovirus、Endovirus 1、Dioscovirus-like）并存，仅Badnavirus与Dioscovirus-like保留近完整ORF3，其余高度降解，提示选择性保留或复制缺陷；未发现山药EPRV再激活或游离态活动证据。Dioscovirus-like内源序列跨多种山药分布，而唯一已知游离 Dioscovirus（DNuAV）仅见于 D. nummularia，支持“基因组化石”共存模型。CAULIFINDER双分支结果在80%阈值下高度一致。结论部分表明：研究拓展山药EVE（内源病毒元件）版图，超越既往内生Badnavirus认知，类薯蓣病毒样元件的发现彰显WGS揭露隐秘整合序列的能力；多数EPRV结构退化、复制缺陷，不直接构成植保风险，组织培养或胁迫激活忧虑降低，基因库可更自信保存分发含EPRV片段材料；RT/RNase H靶向PCR易因内源/游离同源而假阳，须优化诊断区分整合与侵染；风险框架应区分活跃游离感染与失活整合残迹，依此支撑科学、风险相称的山药植物检疫与全球种质交换生物安全。
