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底栖生物膜是河流中的生物地球化学热点，但其内源性病毒群落在国家尺度上的解析仍十分有限。我们分析了来自英格兰河流监测网络（River Surveillance Network，RSN）146个采样点的447份生物膜宏基因组样本，这些样本于2021—2023年间分别在春季和秋季采集；分析整合了病毒操作分类单元（viral operational taxonomic units，vOTUs）、水质梯度、预测的宿主关联及辅助代谢基因（auxiliary metabolic genes，AMGs）。共获得38,534个vOTUs，揭示出广泛的病毒新颖性，其中93%的vOTUs无法归入已知病毒科。病毒组主要由尾状病毒纲（Caudoviricetes）和未分类谱系组成，且具有极高的异质性：没有任何一个vOTU出现在超过8.3%的样本中。季节而非采样年份显著影响病毒组组成（科水平PERMANOVA，R² = 0.050，p = 0.001；年份p = 0.08），且同一采样点春季与秋季之间的群落周转高于不同年份之间的周转。Bray–Curtis排序分析显示，病毒组结构与pH、溶解有机碳、电导率、硝态氮和溶解氧之间仅存在较弱联系（envfit R² ≤ 0.066）；而阈值指示类群分析（threshold indicator taxa analysis，TITAN）则鉴定出沿碱度、溶解氧、硝态氮和温度梯度呈现突变响应的vOTUs。预测的宿主关联主要集中于假单胞菌门（Pseudomonodota）、蓝藻门（Cyanobacteriota）和拟杆菌门（Bacteroidota），其中Microcoleus、Chamaesiphon和Flavobacterium是优势宿主属。病毒—宿主网络呈模块化结构，且模块丰度与水质变量（溶解氧、pH、硝酸盐等）相关，表明环境筛选部分是通过宿主生态学发挥作用的。预测的病毒—宿主关联形成了一个稀疏网络，其结构围绕少数高度连接的病毒谱系组织。功能分析显示，生物膜病毒组的功能特征为_久久爱其主要由核苷酸代谢、DNA甲基化、磷胁迫、聚糖修饰和光合作用相关的辅助代谢基因（AMGs）所主导，其中nrdA/nrdB核糖核苷酸还原酶是最显著的AMG信号。仅有少数vOTUs（1.2%）被检测为前病毒，尽管在部分已筛选的宿主关联谱系中，前病毒所占比例较高。总体而言，这些结果表明，河流生物膜病毒组是具有季节性结构的生态群落，其组成、宿主关联及代谢潜力反映了河流的理化与生物状态。我们认为，生物膜病毒组能够提供互补性信息，有助于理解河流健康状况、微生物生态学以及人为压力在淡水系统中的传播。
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关键词：河流生物膜 · 病毒组学 · 宏基因组学 · 辅助代谢基因 · 病毒—宿主网络 · 水质梯度
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.26.761785v1?rss=1