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利用病毒宏基因组学寻找在瓜德罗普不同蚊种中稳定独特的核心真核病毒

来源:admin    发布时间:2020-09-08   阅读数:118

Stable distinct core eukaryotic viromes in different mosquito species from Guadeloupe, using single mosquito viral metagenomics

利用病毒宏基因组学寻找在瓜德罗普不同蚊种中稳定独特的核心真核病毒

作者:Chenyan Shi 等

期刊:Microbiome

时间:2019.8

影响因子: 10.465

DOI:10.1186/s40168-019-0734-2


一、研究背景

对人类来说,蚊子这种无脊椎动物是一种非常重要的病毒载体,近年来的研究证明其身上携带着大量未被研究的病毒。以往的研究通常对大量的蚊子进行宏基因组测序,而不评估单个蚊子的病毒多样性。为了解决这个问题,作者使用优化的病毒宏基因组学实验操作流程(NetoVIR)来比较2016年和2017年从瓜德罗普岛不同地点收集的埃及伊蚊和埃及库蚊的病毒量。(注:瓜德罗普是法国的海外省,位于加勒比海小安的列斯群岛中部。属热带雨林气候,平均气温26℃。)


二、实验结果

1.利用单只蚊子进行病毒宏基因组的可行性

作者将单只蚊子和混合蚊(5只蚊子)分别测序组装成contigs,然后比对注释分类为真核生物,细菌,古生菌,真核病毒,噬菌体,待确认噬菌体(噬菌体TBC),未归类病毒和暗物质(未被比对软件识别的contigs)共8个分类。通过比较单只蚊子与混合蚊在每个分类下reads数量占比、映射到nr contigs 数目、病毒读数比例(真核病毒、噬菌体和未分配病毒),发现单只蚊子样本的总读数和病毒读数比例与混合蚊样本相比无显著差异,证明了单只蚊子进行病毒宏基因组学研究的可行性。

图1 单只蚊子与混合蚊(5只蚊子)NGS reads之间的比较


图1 单只蚊子与混合蚊(5只蚊子)NGS reads之间的比较图


2. 两种蚊虫真核病毒和噬菌体的研究概况

伊蚊样品/混蚊池的病毒读谱以真核病毒为主,而库蚊样品/混蚊池的病毒读谱以噬菌体为主。通过对这两个物种的进一步比较分析,发现埃及伊蚊标本的真核病毒比例明显高于库蚊(Wilcoxon检验,p值= 0.011,图2b),而噬菌体病毒的比例则相反(Wilcoxon检验,p值= 1.5e-06,图2c)。

埃及伊蚊和埃及库蚊的病毒读谱比较图 

图2埃及伊蚊和埃及库蚊的病毒读谱比较


样本alpha多样性以及beta多样性比较证实伊蚊与库蚊在真核病毒与噬菌体多样性有显著的差异图
图3 样本alpha多样性以及beta多样性比较证实伊蚊与库蚊在真核病毒与噬菌体多样性有显著的差异


3.新病毒鉴定

作者选择了几种可以识别接近完整基因组(至少是完整的编码区)的病毒进行进一步的系统发育分析,进一步鉴定了11种新型真核病毒的基因组。

表1 本研究中鉴定的新病毒

本研究中鉴定的新病毒图


此外,作者选择库蚊和伊蚊中均存在且最丰富的两种病毒(PCLPV和GMV),以及伊蚊特有的两种真核病毒 (GAATV和AANV)和库蚊特有的两种真核病毒(GCRV和GCTLV)的qRT-PCR进行分析,结果表明,大多数个体蚊子被这几种选定的病毒感染,每只伊蚊的病毒基因组拷贝数从267到1.01x108(中位数为7.5x106)不等。每只库蚊的病毒基因组拷贝数从192到8.69x106(中位数为4.87x104)不等。

蚊虫种群中GMV、PCPLV、AANV、GAATV、GCLTV和GCRV的定量

蚊虫种群中GMV、PCPLV、AANV、GAATV、GCLTV和GCRV的定量
图4蚊虫种群中GMV、PCPLV、AANV、GAATV、GCLTV和GCRV的定量。


4. 标记基因鉴定及相关分析

虽然作者使用了NetoVIR纯化病毒颗粒,但不可避免有宿主与细菌基因组的存在,作者以cox1作为真核以及一部分原核生物的标记基因,以gyrB、recA作为细菌的标记基因,发现所有库蚊样品中均含有内生菌尔巴克氏菌wPip(Wolbachia sp. Strain wPip)的cox1、gyrB、recA基因。此外,在库蚊中,有24个噬菌体contigs与沃尔巴克氏菌wPip的几个标记基因有显著的相关性。

标记基因鉴定及相关分析图


图5标记基因鉴定及相关分析。


三、结论与亮点

1.使用了NetoVIR的方法纯化病毒颗粒。

2.首先证明了单只蚊子进行病毒宏基因组的可行性,这可以提供更精确的蚊子种群的病毒谱。种间比较表明,伊蚊和库蚊中病毒的丰度和多样性存在显著差异。

3.这两种蚊子似乎有自己相对稳定的“核心真核病毒”,这可能影响蚊子传播虫媒病毒的能力。

4.沃尔巴克氏菌普遍存在于库蚊中。




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