反芻動物（如牛、羊、鹿等）依賴其復雜的胃腸道微生物群落消化纖維類物質，合成揮發性脂肪酸和微生物蛋白，同時排放溫室氣體甲烷。
近日，中國科學院亞熱帶農業生態研究所整合了來自7種反芻動物10個胃腸道區域的373個宏基因組樣本，結合二代與三代測序技術，成功構建了首個反芻動物胃腸道病毒組目錄（RGVC）。該目錄包含近4.4萬個病毒分類單元。團隊成功鑒定出大量由長讀長技術捕獲的超大基因組病毒，極大地拓展了人們對反芻動物腸道病毒世界的認知邊界。
研究顯示，病毒群落組成并非隨機分布，而是呈現出鮮明的空間異質性，這種差異主要取決于胃腸道所在的生理區段，而不是反芻動物宿主種類。進一步通過生物信息學分析，團隊發現超過4600個原核生物宿主與近6000個病毒之間上萬對的高置信度匹配，揭示了病毒與宿主之間廣泛而復雜的互作網絡。
深入分析表明，胃腸道病毒的豐度與其對應宿主的豐度呈現高度一致性，不同胃腸道之間的原核微生物群落差異是導致病毒呈現空間異質性的主要原因。近半數的病毒傾向于采用溶原性生活方式，即將其基因組整合到宿主染色體中與之長期共存，且這種生活方式的比例在不同胃腸道區域中呈現規律性變化。
病毒攜帶的輔助代謝基因廣泛參與碳水化合物降解、能量代謝等關鍵途徑，具有重要的代謝調控潛力，且在不同胃腸段間呈差異分布。團隊通過基因鄰域分析和蛋白質三維結構模擬，排除了宿主基因污染，驗證了這些AMGs的病毒來源及其功能的可靠性。這些結果表明，溶源病毒與宿主建立了互利共生關系，共同調節反芻動物的營養吸收與能量獲取。
研究首次從“空間異質性”這一生態學核心視角出發，系統揭示了反芻動物胃腸道病毒群落的分布規律、生存策略與功能貢獻，拓展了人們對宿主—微生物—病毒互作的認識，為提升飼料轉化效率、定向減少甲烷排放，提供了新的科學路徑與潛在調控靶點。
相關研究成果發表在Journal of Advanced Research上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃等的支持。
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