牦牛和西藏羊的血清宏病毒组图谱为产食反刍动物提供了收获前病毒基线

《Food Microbiology》：Serum Metaviromic Profiling of Yaks and Tibetan Sheep Provides a Pre-harvest Viral Baseline for Food-Producing Ruminants

　　

摘要
高原牧业系统中食品生产反刍动物的收获前病毒图谱仍定义不清，这限制了在动物来源食品链中监测病毒目标的选择。在本研究中，我们对从青藏高原各地的牦牛和藏羊收集的 712 份个体血样生成的 142 个合并血清文库进行了病毒宏基因组分析。共获得 28.7 亿条原始读数，其中 2634 万条被分配给病毒分类群。血清病毒组主要由单链 DNA 和单链 RNA 病毒组成，细小病毒科 (Parvoviridae) 是数量最多的科。牦牛携带的病毒丰富度和多样性显著高于藏羊，且群落水平分析显示存在不同的宿主相关病毒组结构。系统发育重建回收了细小病毒、星状病毒、丙型肝炎病毒和基因组病毒相关序列，包括一个分歧的红细胞细小病毒相关谱系；类葱片病毒相关序列被单独归类为可能的饮食或环境来源的病毒核酸信号。这些发现为高原牧业生产系统提供了血清病毒参考，并确定了在下游基质中进行探索性筛查时可考虑的病毒谱系，待验证其存在性和感染性。虽然血清中检测到的病毒核酸不直接表明动物来源食品的污染或食源性传播，但它们提供了与血清相关的病毒多样性的基线数据，可指导后续对潜在溢出和食品链相关性的评估。

引言
牦牛 (Bos grunniens) 和藏羊 (Ovis aries) 是高原牧业系统中主要的食品生产反刍动物，为青藏高原的社区提供肉类，尤其是牦牛还提供奶制品 (Shah 等，2023；Zhan 等，2023)。在粗放型放牧系统中，动物在屠宰或挤奶前会暴露于环境、饮食和宿主相关的微生物来源 (Torrence，2016；Seyoum 等，2024)。在此收获前阶段的监测有助于识别可能需要在肉类、牛奶、尸体表面、屠宰环境及加工设施中进行后续监测的微生物危害 (Oliver 等，2009)。

高原牧业系统在环境条件、饲养管理实践和微生物暴露途径上与集约化低地生产存在显著差异。在青藏高原，牦牛和藏羊通常采用传统自由放牧或混牧系统饲养，它们经历高原缺氧、低温、饲草可用性和营养质量的季节性变化，以及频繁的共享放牧环境接触 (Xu 等，2017；Fan 等，2021；Wei 等，2021)。慢性缺氧、寒冷暴露和季节性营养压力可能会改变宿主的生理和免疫调节，从而影响病毒持续性或循环病毒核酸信号的丰度 (Harvey 和 Holmes，2022)。与此同时，混牧以及牧场、饲草和水的共用可能会增加与常见环境及宿主相关病毒来源的接触，创造病毒暴露和潜在跨物种传播的机会 (Parrish 等，2008；Plowright 等，2017)。在这些高原牧业系统的偏远地区，地理隔离、有限的动物卫生服务能力以及受限的生物安全资源可能进一步限制生产阶段的常规监测 (Gizaw 等，2021；Worsley-Tonks 等，2022)。因此，来自这些动物的基线微生物数据对于动物健康评估以及高原牧业系统的实用监测至关重要 (Qian 等，2022)。

在与食品生产动物相关的微生物因子中，细菌病原体在收获前食品安全研究和监测中历来受到更多关注，而病毒因子仍相对缺乏表征 (Newell 等，2010)。已在反刍动物中报道了多种病毒科，包括细小病毒科成员 (Shao 等，2021)、黄病毒科 (Ma 等，2025)、环状病毒科 (Li 等，2011) 和其他病毒群。然而，大多数牲畜病毒组研究主要集中在粪便或胃肠道样本上，此外还调查了呼吸道、鼻部、肠黏膜和生殖道样本；血液、血清或血浆衍生的病毒图谱仍探索较少 (Kwok 等，2020；Ambrose 等，2023)。与主要表征胃肠道相关病毒和粪便排毒的粪便样本不同，血清更适合检测与全身循环或病毒血症阶段相关的病毒核酸信号。虽然血清不是食品基质，但食品生产动物的血清衍生病毒核酸信号可以提供屠宰或挤奶前循环病毒序列的信息 (Wang 等，2018)。然而，血清中病毒核酸的检测并不能证明相应的病毒存在于肉类、牛奶、可食用组织、尸体表面或其他食品链基质中。此外，基于序列和 PCR 的检测通常无法区分具有感染性的病毒颗粒与无感染性颗粒或残留病毒核酸。因此，关于食源性病毒检测和基于 NGS 的监测综述强调，食品污染及相关健康风险的证据需要直接的、针对特定基质的确认，以及与病毒感染性和传播相关的信息 (Bosch 等，2018；Desdouits 等，2020)。因此，此处检测到的血清病毒信号应被解释为基于序列的收获前参考，而非具有感染性的病毒、动物来源食品污染或食源性传播的直接证据。其主要价值在于指导针对牛奶、可食用组织、尸体表面、屠宰环境和食品加工场所的后续针对性测试 (Huang 等，2016；García 等，2019；Forzan 等，2021)。

病毒宏基因组学提供了一种无需培养的方法，用于检测复杂生物样本中已知和未表征的病毒 (Bassi 等，2022)。高通量测序的日益应用扩展了对食品生产动物中病毒群落的表征 (Desdouits 等，2020)。然而，目前的牲畜病毒组数据集在宿主物种、样本类型、生产系统和地理区域之间分布不均，来自小反刍动物和高原牧业系统的信息有限 (Dávila-Ramos 等，2019；Chen 等，2026)。高原牧业系统中食品生产动物的多宿主病毒组研究仍然稀缺 (Holtz，2020)。这一差距在青藏高原的偏远地区尤为相关，那里的肉类和牛奶生产严重依赖自由放牧的反刍动物，且收获前动物的病毒数据仍有限 (Lu 等，2024)。鉴于它们共享的反刍动物祖先但在生理、饮食和饲养上的差异，我们假设牦牛和藏羊的血清病毒组将表现出在共享地理背景下仍可检测到的宿主相关分歧。我们进一步预期，地理隔离将通过当地环境条件和管理实践的差异促成额外的种内变异，而不是完全压倒宿主相关模式。为了验证这些预期并解决这一知识差距，我们对来自西藏自治区和青海省的 712 份血清样本进行了大规模病毒宏基因组分析，其中包括 456 只藏羊和 256 头牦牛。我们旨在表征这两种食品生产反刍动物的血清病毒组，确定在共享地理背景下宿主相关模式是否持续存在，评估牦牛种群之间的区域变异，并回收代表性的病毒基因组序列，用于未来在动物来源食品基质和生产环境中的监测。据我们所知，这是第一个大规模的高原牧业系统食品生产反刍动物血清病毒组调查之一，旨在支持动物来源食品链监测的收获前病毒目标优先级制定。

章节片段
样本收集
2020 年至 2024 年间，共从中国的西藏自治区和青海省收集了 712 份个体血样，包括藏羊 (n = 456) 和牦牛 (n = 256)。样本来自 16 个地理上不同的地点，其中 11 个位于西藏自治区，5 个位于青海省。藏羊样本于 2020 年至 2023 年间从西藏自治区的 7 个地点采集，而牦牛样本则从西藏的 9 个地点收集

病毒组概述
在本研究中，共收集了 712 份来自牦牛 (n = 256) 和藏羊 (n = 456) 的血样，分布于青藏高原西藏自治区和青海省的多个地理位置 (图 1)。从这些样本中构建了 142 个测序文库，用于病毒宏基因组分析 (补充表 S1)。基于 Illumina 平台的高通量测序生成了 2,869,405,412 条原始读数，每个文库平均 20,207,080 条读数，以及一个

讨论
本研究提供了牦牛和藏羊的大规模血清病毒组图谱，这两种动物是青藏高原高原牧业系统中重要的食品生产反刍动物。使用由 712 份个体血清样本生成的 142 个合并血清文库，我们确定了以单链 DNA 和单链 RNA 病毒为主的多种病毒核酸信号，其中细小病毒科代表了一个主要成分。也检测到了噬菌体、植物及环境相关病毒序列，

结论
本研究为青藏高原高原牧业系统中饲养的牦牛和藏羊提供了收获前病毒组基线。血清病毒宏基因组分析揭示了以单链 DNA 和单链 RNA 病毒为主的病毒组，特别是细小病毒科，以及噬菌体相关和可能的饮食或环境来源的病毒核酸信号。宿主物种和地理因素促成了病毒组的变异，并回收了代表性的细小病毒、星状病毒和丙型肝炎病毒相关

伦理批准
所有涉及活体的程序，包括颈静脉穿刺，均按照适用的机构动物福利指南进行，并获得了江苏大学动物伦理委员会的批准 (批准号：JSDX20231007002)。采样由受训人员执行，并采取了适当措施以最小化动物的压力和不适。

CRediT 作者贡献声明
杨石行：方法学。刘宇伟：调查。沈泉：方法学。尼斌：项目管理。张文：项目管理，资金支持获取。王晓春：方法学。吴平：方法学。曾子丹：调查。吉立凯：调查。孙润峰：项目管理。郭子炎：写作 – 原稿，概念化

未引用参考文献
García 等，2017；Song 等，2025。

发表同意
不适用。

数据和材料的可用性
本研究生成和分析的数据集可通过中国国家生物信息中心 (CNCB) 国家基因组数据中心 (NGDC) 托管的库获取。原始测序数据已存入基因组序列档案库 (GSA)，而组装的病毒基因组序列已存入 GenBase。原始测序数据集和单个组装病毒序列的详细登录号信息在补充表 S8 中单独提供。

利益冲突
作者声明没有利益冲突。

资金
本研究由国家重点研发计划 (项目编号：2023YFD1801300) 和中国国家自然科学基金 (项目编号：82341106) 提供财务支持。

利益冲突声明
? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：张文报告获得了中国国家重点研发计划的财务支持。张文报告获得了中国国家自然科学基金的财务支持。如果有其他作者，他们声明没有已知的可能被视为

致谢
作者感谢实验室所有成员在样本收集和实验室分析方面的协助。我们还感谢青藏高原的当地兽医和当地牧民在现场采样期间给予的支持。此外，我们感谢测序平台工作人员在提供高通量测序方面的技术协助。

郭子炎|曾子丹|吉立凯|沈泉|杨石行|刘宇伟|王晓春|吴平|尼斌|张文|孙润峰
中国江苏省东海县，江苏大学医学院与东海县人民医院病原生物学联合研究所