绿藻病毒分类新突破：基于基因组学的绿藻病毒亚属划分与物种界定标准

《Archives of Virology》：Taxonomic update for the giant algal chloroviruses of the family Phycodnaviridae

　　本刊推荐：为解决绿藻病毒（chloroviruses）分类体系滞后于遗传多样性发现的矛盾，研究人员开展了针对Phycodnaviridae科绿藻病毒的系统分类学研究。通过整合系统基因组学、平均核苷酸一致性（ANI）分析和基因组共线性比较，提出将Chlorovirus属划分为Alphachlorovirus、Betachlorovirus和Gammachlorovirus三个亚属，并确立ANI≥94%作为物种界定标准，为巨型藻类病毒分类提供了可推广的方法学框架。

　　

在淡水生态系统的微观世界里，一类感染绿藻的巨型DNA病毒——绿藻病毒（chloroviruses）自1970年代末被发现以来，就以其复杂的基因组成和独特的宿主互作机制持续挑战着人们对病毒世界的认知。这些属于Phycodnaviridae科的病毒虽然在全球内陆水域广泛分布，但它们的分类学框架却远远落后于日益增长的遗传多样性发现。目前国际病毒分类委员会（ICTV）仅正式承认6个物种，这与实际存在的百余个病毒分离株形成了鲜明对比。这种分类学滞后不仅阻碍了人们对病毒进化规律的理解，也给跨研究比较带来了实质性困难。

为了解决这一矛盾，由Rodrigo A.L. Rodrigues领衔的研究团队在《Archives of Virology》上发表了题为"Taxonomic update for the giant algal chloroviruses of the family Phycodnaviridae"的研究论文，系统提出了绿藻病毒分类学更新的证据链条和实操标准。研究团队基于对130个绿藻病毒分离株和3个Prasinovirus（感染Ostreococcus属宿主的病毒）的比较基因组学分析，构建了多层次分类体系，为这一重要病毒类群的系统分类奠定了坚实基础。

研究团队采用了多项关键技术方法开展系统研究。他们从美国内布拉斯加州的碱性湖泊等自然环境分离获得病毒样本，通过全基因组测序获取遗传信息。利用OrthoFinder软件（膨胀参数=4.0）构建直系同源基因簇（COGs），识别出33个保守基因进行系统发育重建。采用MUSCLE进行多序列比对，IQ-Tree 2.2.0构建最大似然树。通过FastANI计算平均核苷酸一致性（ANI），以94%为阈值界定物种边界。同时使用DiGAlign v2.0进行基因组共线性分析，验证分类体系的合理性。

系统基因组学分析揭示三大进化支系

研究人员首先通过比较基因组学方法，从所有病毒分离株中鉴定出33个高度保守的基因（表1），这些基因涵盖了病毒复制、转录、结构组装等核心功能。系统发育分析清晰展示了绿藻病毒分为三个具有高统计支持度的进化支系（图1A），分别对应历史上基于宿主范围划分的NC64A-viruses、Pbi-viruses和SAG-viruses。这一发现为亚属划分提供了坚实的进化生物学基础。值得注意的是，某些Betachlorovirus在系统树中呈现长分支现象，提示这部分病毒可能经历了独特的进化历程。

基因组组织结构展现类群特异性

基因组共线性分析显示，同一亚属内的病毒株保持较高的基因组组织结构保守性，而不同亚属间则几乎不存在明显的共线性（图2）。这种基因组组织模式的差异进一步支持了三分法分类体系的合理性。研究人员观察到，尽管不同类群的绿藻病毒在基因排列上差异显著，但它们都保留了某些高度保守的基因簇，即"基因帮派"（gene gangs），这些基因簇可能在病毒生物学功能中发挥核心作用。

平均核苷酸一致性界定物种边界

研究团队采用ICTV推荐的基因组水平比较方法，通过计算所有病毒分离株两两之间的ANI值，确立了94%作为物种划分的临界值（图3-5）。这一阈值成功将68个Alphachlorovirus分离株划分为7个物种，25个Betachlorovirus分离株划分为3个物种，37个Gammachlorovirus分离株划分为10个物种。ANI分析的优势在于其全面考虑全基因组核苷酸组成，不受基因顺序或基因组结构重组的影响，为物种界定提供了客观、可量化的标准。

75%时计算68个分离株的ANI。黑色方块划定共享ANI≥94%的分离株。建议的物种名称显示在图表下方。图表使用GraphPad Prism 9可视化'>

75%时计算25个分离株的ANI。黑色方块划定共享ANI≥94%的分离株。建议的物种名称显示在图表下方。图表使用GraphPad Prism 9可视化'>

75%时计算37个分离株的ANI。黑色方块划定共享ANI≥94%的分离株。建议的物种名称显示在图表下方。图表使用GraphPad Prism 9可视化'>

分类学界定标准的确立

基于多维度证据，研究团队提出了系统的分类学操作流程：新分离株首先通过系统基因组学分析或基因组共线性比较确定其亚属归属，继而通过ANI值与已知病毒比较，若ANI值低于94%则定义为新物种。这一分类体系既考虑了进化历史（系统发育），又兼顾了基因组水平差异（ANI），具有良好的可操作性和扩展性。

该研究标志着绿藻病毒分类学从基于表型特征向基因组学驱动的范式转变。提出的Alphachlorovirus、Betachlorovirus和Gammachlorovirus三个亚属分类框架，不仅解决了当前分类体系与遗传多样性不匹配的矛盾，还为未来新发现病毒的整合预留了空间。确立的94% ANI物种界定标准，为整个Phycodnaviridae科乃至Algavirales目其他病毒的分类提供了可借鉴的方法学模板。

研究特别指出，病毒分类学是一个动态发展的学科，随着宏基因组学等新技术不断涌现，未来可能需要对现有框架进行调整。然而，基于基因组学的客观标准将确保分类体系的稳定性和科学性。这项工作的意义超越了绿藻病毒本身，为整个巨型病毒分类学研究提供了重要范例，预示着病毒分类学正进入一个更加精确、系统的基因组学时代。