基于贝叶斯系统发育和重组分析的李痘病毒进化史新见解

为解决李痘病毒(PPV)进化起源与重组机制不明的问题，研究人员通过贝叶斯系统发育分析和重组检测技术，发现PPV-Ancestor(PPV-An)株系是PPV-M和PPV-T株系的非重组祖先，其与PPV-D重组形成了当前流行株系。研究将PPV最近共同祖先追溯至4546年前，重组事件发生于16世纪，为病毒适应性进化提供了关键模型。

　　

在果树病毒研究领域，李痘病毒（Plum pox virus, PPV）引起的鲨鱼病（Sharka disease）被视为核果类作物最具破坏性的病害之一。该病毒通过蚜虫非持久性传播和苗木贸易迅速扩散，导致李、杏、桃等果实出现环斑、畸形及严重落果，对全球农业经济造成持续威胁。尽管过去研究已识别出PPV的10个株系（如PPV-D、PPV-M、PPV-Rec等），但其进化起源与重组历史仍存在争议——尤其是导致当前流行株系（如M和T）形成的重组事件缺乏直接证据，且病毒扩散的时间线与人类农业活动的关系尚未明确。

2011年，研究人员在阿尔巴尼亚东部一棵李树中发现了一株高度 divergent 的PPV分离株AL-11pl，其血清学反应与PPV-M株系单克隆抗体AL结合，但基因组5′端区域（包括P1基因）与已知株系相似性低于80%，而3′端区域与PPV-M/PPV-T高度同源。这一异常模式暗示了其可能为长期假设的“祖先株系”。为验证这一猜想，Palmisano等人在《Virology Journal》发表了研究，通过整合最大似然系统发育、贝叶斯进化分析、重组检测和分子钟定年，重构了PPV的进化史，揭示了PPV-Ancestor（PPV-An）株系的关键作用。

研究团队从NCBI Virus数据库获取了539条PPV全长基因组序列（要求具备完整元数据），使用MAFFT进行多序列比对，并通过IQ-Tree进行最大似然系统发育重建。重组事件采用RDP4软件（要求至少4种检测方法支持且p<10^-6）进行分析。贝叶斯进化分析使用BEAST软件，针对无重组区域（4K中央区：nt 3500–7500；5′端片段：nt 36–1406）进行分子钟定年和祖先状态重建，并通过TempEst、TreeTime和日期随机化检验验证时间信号。宿主和地理起源的祖先状态推断采用离散性状模型。

系统发育与重组分析确认PPV-An为非重组祖先

全长基因组系统发育显示PPV-An以长分支链接于PPV-T进化枝。区域特异性分析发现：5′端片段（nt 36–1400）中PPV-An与PPV-EA聚为一支，与PPV-D/M/T分离；中央区域（nt 1500–2600）中PPV-An与PPV-T聚类；4K区域（nt 3500–7500）中PPV-An位于PPV-M/T进化枝基部。重组检测识别出两个关键事件：事件#4（nt 1561–2735）显示PPV-M由PPV-T（主要亲本）与PPV-D（次要亲本）重组形成；事件#3（nt 2691）被误判为PPV-An由未知亲本与PPV-M重组产生，但BLASTN分析表明该区域与PPV-T同源最高（96.4%）。结合P1基因高保守性（PPV-D/M/T相似性＞95%），研究支持PPV-An与PPV-D作为非重组亲本，通过独立重组事件产生PPV-M和PPV-T（图1B–C）。

分子钟定年揭示PPV进化时间线

4K区域贝叶斯分析表明PPV最近共同祖先（TMRCA）存在于4546年前（95% HPD: 3141–6099），欧地中海株系与樱桃适应株系分化于3087年前。PPV-An与PPV-M/PPV-T的分化发生于16世纪（M: 289年前；T: 279年前），PPV-Rec（M与D重组）形成于251年前。5′区域因进化速率较快（3.564×10^?4 subst./site/year）导致更近的TMRCA（1211年前），但整体时间线一致。同步BEAST分析和日期随机化检验均确认时间信号有效性。

祖先状态重建提示起源与扩散路径

4K区域祖先宿主概率显示根节点酸樱桃（Prunus cerasus）占比24.3%，杏（P. armeniaca）17.9%；5′区域多数节点以杏为主。地理扩散分析表明PPV可能起源于南俄罗斯（伏尔加盆地或黑海北部），随后向西南传播至土耳其（成为二次分化中心），并进一步扩散至埃及和巴尔干地区（图2）。奥斯曼帝国时期的植物贸易可能促进了株系传播。

本研究通过多方法验证了PPV-An作为关键祖先株系的地位，其与PPV-D的重组事件推动了当前流行株系的形成。4546年的进化史与农业文明发展时间线吻合，支持PPV作为研究宿主适应性进化与病毒地理扩散的模型。PPV-An在当代种群中的低频率（SharCo项目800份样本中仅1例）可能源于重组株系（如M和T）更高的适应度，这为病毒种群替代现象提供了案例。研究结果对制定株系特异性检测策略、追溯病毒传播路径以及理解重组在病毒进化中的作用具有重要意义。