《Virology》：Genetic evolution and identification of an unclassified cluster of porcine circovirus type 2 in southern China
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摘要猪圆环病毒 2 型（PCV2）是威胁中国养猪业的重要病原体，其基因型的持续突变和进化给疾病防控带来了严峻挑战。尽管中国南方是养猪业的重要产区，但该地区流行 PCV2 毒株的遗传和进化特征尚缺乏系统分析。为了阐明 PCV2 变异株在中国南方的流行病学状况和生物学特征，我们分
摘要
猪圆环病毒 2 型（PCV2）是威胁中国养猪业的重要病原体，其基因型的持续突变和进化给疾病防控带来了严峻挑战。尽管中国南方是养猪业的重要产区，但该地区流行 PCV2 毒株的遗传和进化特征尚缺乏系统分析。为了阐明 PCV2 变异株在中国南方的流行病学状况和生物学特征，我们分析了 2015 年至 2024 年间从该地区收集的 339 条 PCV2 分离株全基因组序列以及 38 株参考菌株。利用生物信息学软件，我们构建了系统发育树，并进行了核苷酸同源性比对、氨基酸序列比对、选择压力分析和抗原表位预测，以首次提供该地区过去十年 PCV2 遗传进化的全面概述。我们的结果表明，PCV2d 基因型占主导地位，比例为 56.5%，而 PCV2b（23.9%）和 PCV2a（8.0%）呈现次主导分布，表明多种基因型共同循环。ORF2 基因主要受纯化选择作用；然而，也检测到基因型特异性的正选择信号。关键的氨基酸变异位点主要位于衣壳蛋白表面和抗原表位区域内，提示这些位点可能受到宿主免疫选择压力的作用。B 细胞表位的预测表明，175–180 位的氨基酸区域高度保守，为亚单位疫苗设计提供了靶点。值得注意的是，我们鉴定出一个包含两株毒株的独立谱系，其占据独特的系统发育位置并表现出特定的氨基酸突变模式，可能代表 PCV2 的一个未分类基因簇。此外，本研究指出中国南方的 PCV2 表现出基因型更替和多态性特征。ORF2 基因的持续变异驱动病毒进化，未分类基因簇的发现进一步增强了对 PCV2 遗传多样性的理解，为制定针对性防控策略以及疫苗更新提供了重要的理论基础。
引言
猪圆环病毒（PCV）属于圆环病毒科和圆环病毒属。这是一种无包膜病毒，颗粒直径约为 17 纳米，可分为五个血清型：PCV1、PCV2、PCV3、PCV4 和 PCV5（Liu et al., 2025）。值得注意的是，Liu 等人报道了猪巨圆环病毒的发现，这是在 PCV5 之后鉴定出的一种新型猪圆环病毒（Liu et al., 2026）。在这些血清型中，猪圆环病毒 2 型（PCV2）是与猪圆环病毒相关疾病（PCVAD）相关的主要病原体，也是最常见的致病型。该病毒于 1991 年首次在加拿大被发现，并迅速成为影响集约化养猪业的最重要病原体之一（Ellis, 2014）。PCV2 基因组由单链环状 DNA 组成，包含多个编码至少六种蛋白的开放阅读框（ORF）。在病毒复制期间，ORF1 和 ORF2 发挥中心作用；ORF1 通过选择性剪接产生 Rep 和 Rep'蛋白，参与滚环复制，而 ORF2 编码唯一的结构蛋白——衣壳蛋白，构成病毒衣壳（Finsterbusch and Mankertz, 2009）。衣壳蛋白介导病毒附着于宿主细胞，并在病毒生命周期的其他关键步骤中发挥至关重要的作用，是宿主免疫反应的主要靶点。由于其高度变异性，ORF2 已成为分子流行病学研究和病毒分型的主要焦点，具有重要的生物学和流行病学意义（Franzo and Segalés, 2018）。同时，PCV2 的高进化和重组速率共同推动了其遗传多样性，构成了其复杂进化的基础（Firth et al., 2009; Franzo et al., 2016; Lefeuvre et al., 2009; Martin et al., 2011）。这种多样性使得在进化过程中涌现出多种变异株并形成不同的基因型（Franzo et al., 2025）。2018 年，Franzo 等人基于 ORF2 的系统发育分析和遗传距离计算，正式定义了从 PCV2a 到 PCV2h 的八种基因型（Franzo and Segalés, 2018）。2020 年，Wang 等人提出 PCV2i 作为一种新型基因型（Wang et al., 2020; Xiao et al., 2024）。目前，PCV2a、PCV2b 和 PCV2d 被认为是占主导地位的基因型，这得益于其持续的全球分布（Franzo and Segalés, 2018）。其中，PCV2a 和 PCV2b 的流行率表现出多次波动，显示了持续的循环和进化趋势（Franzo et al., 2024）。因此，持续监测 PCV2 基因型的流行率至关重要。
这种全球进化趋势在中国也被观察到。PCV2 于 2002 年首次在中国被发现，随后 PCV2a 和 PCV2b 出现并在全国家传播（Yuan et al., 2024）。从 2009 年开始，PCV2d 逐渐取代 PCV2b，成为中国猪群中循环的主要基因型（Cai et al., 2012; Huang et al., 2021; Li et al., 2021）。目前，PCV2 在中国猪场的感染率很高（Ge et al., 2012; Yao et al., 2019）。值得注意的是，尽管灭活疫苗和亚单位疫苗的使用不断增加，PCV2 的流行率仍在持续上升（Yao et al., 2019）。2022 年，Fan 等人调查了中国集约化养猪场不同生产阶段猪群的 PCV2 感染状况（Fan et al., 2023）。结果显示 PCV2 在全国范围内广泛流行，育肥猪场的阳性率高于种猪场。中国南方的种猪场显示的阳性率高于北方地区。因此，我们从 GenBank 检索了 377 条 PCV2 序列，包括来自南方地区的 339 株毒株和 38 株代表性毒株。利用生物信息学软件分析遗传变异，旨在探索 PCV2 在中国南方的遗传进化模式，并为流行病学研究、疫苗开发以及制定 PCV2 防控策略提供强有力的理论支持。
章节摘要
PCV2 全基因组序列的收集
我们收集了 339 条 PCV2 全基因组序列，这些序列于 2015 年至 2024 年间上传至 GenBank 数据库，样本采集日期也在同一时间段内。所有毒株均源自中国南方的多个省份和自治区。此外，从 GenBank 获取了来自其他国家和地区的 38 株 PCV2 毒株。关于地理来源、毒株采集年份和基因型的详细信息见表 S1 和表 S2。图 1 展示了
PCV2 毒株的系统发育分析
基于对 377 条 PCV2 ORF2 基因序列进行的系统发育聚类分析，目前在中国南方循环的 PCV2 毒株可归类为数据集中检测到的基因型，包括 PCV2a、PCV2b、PCV2c、PCV2d、PCV2e、PCV2f、PCV2g、PCV2h 和 PCV2i，显示出显著的遗传多样性，如图 2 所示。在 377 条 PCV2 ORF2 基因序列中，PCV2d 是主要基因型，检测到 213 株，占总数量的 56.5%。这
讨论
尽管 PCV2 表现出显著的遗传变异性，但其表型变异性相对较低。在已鉴定的基因型中，PCV2a、PCV2b 和 PCV2d 显示出随时间持续存在的能力，并表现出全球分布模式，这与其高进化速率密切相关（Malwade et al., 2025）。因此，持续关注 PCV2 当前的流行状况和遗传变异至关重要。本研究中 339 株 PCV2 分离株的时间分布为
CRediT 作者贡献声明
吕奇壮：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，监督，软件，资源，项目管理，资金获取，概念化。王艳：写作 – 初稿，软件，方法，调查，数据管理。吴桂英：软件，方法，形式化分析，数据管理。黄新宇：验证，软件，调查，形式化分析。吴晚平：可视化，验证，形式化分析。李爽：可视化，验证，数据管理。
资金支持
本工作由金陵科技学院高层次人才科研基金项目（编号：jit-rcyj-202603）和广西自然科学基金（编号：2025GXNSFAA069089）资助。
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的竞争经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文报道的工作。
吕奇壮 | 王艳 | 吴桂英 | 黄新宇 | 吴晚平 | 李爽 | 侯远远 | 熊琪
金陵科技学院动物科学与食品工程学院，中国江苏南京 211169
