Abstract Revealing the determinants of virome composition is central to placing disease emergence in a broader evolutionary context. Fish are the most species-rich group of vertebrates and so provide an ideal model system to study the factors that shape virome compositions and their evolution. We characterised the viromes of 19 wild-caught species of marine fish using total RNA sequencing (meta-transcriptomics) combined with analyses of sequence and protein structural homology to identify divergent viruses that often evade characterisation. From this, we identified 25 new vertebrate-associated viruses and a further 22 viruses likely associated with fish diet or their microbiomes. The vertebrate-associated viruses identified here included the first fish virus in the Matonaviridae (single-strand, negative-sense RNA virus). Other viruses fell within the Astroviridae, Picornaviridae, Arenaviridae, Reoviridae, Hepadnaviridae, Paramyxoviridae, Rhabdoviridae, Hantaviridae, Filoviridae and Flaviviridae and were sometimes phylogenetically distinct from known fish viruses. We also show how key metrics of virome composition – viral richness, abundance and diversity – can be analysed along with host ecological and biological factors as a means to understand virus ecology. Accordingly, these data suggest that that the vertebrate-associated viromes of the fish sampled here are predominantly shaped by the phylogenetic history (i.e. taxonomic order) of their hosts, along with several biological factors including water temperature, habitat depth, community diversity and swimming behaviour. No such correlations were found for viruses associated with porifera, molluscs, arthropods, fungi and algae, that are unlikely to replicate in fish hosts. Overall, these data indicate that fish harbour particularly large and complex viromes and the vast majority of fish viromes are undescribed.

Abstract The discovery of highly divergent RNA viruses is compromised by their limited sequence similarity to known viruses. Evolutionary information obtained from protein structural modelling offers a powerful approach to detect distantly related viruses based on the conservation of tertiary structures in key proteins such as the viral RNA-dependent RNA polymerase (RdRp). We utilised a template-based approach for protein structure prediction from amino acid sequences to identify distant evolutionary relationships among viruses detected in meta-transcriptomic sequencing data from Australian wildlife. The best predicted protein structural model was compared with the results of similarity searches against protein databases based on amino acid sequence data. Using this combination of meta-transcriptomics and protein structure prediction we identified the RdRp (PB1) gene segment of a divergent negative-sense RNA virus in a native Australian gecko ( Geyra lauta ) that was confirmed by PCR and Sanger sequencing. Phylogenetic analysis identified the Gecko articulavirus (GECV) as a newly described genus within the family Amnoonviridae , order Articulavirales , that is most closely related to the fish virus Tilapia tilapinevirus (TiLV). These findings provide important insights into the evolution of negative-sense RNA viruses and structural conservation of the viral replicase among members of the order Articulavirales .

Abstract Tilapia lake virus (TiLV) has caused mass mortalities in farmed and wild tilapia with serious economic and ecological consequences. Until recently, this virus was the sole member of the Amnoonviridae , a family within the order Articulavirales comprising segmented negative-sense RNA viruses. We sought to identify additional viruses within the Amnoonviridae through total RNA sequencing (meta-transcriptomics) and data mining of published transcriptomes. Accordingly, we sampled marine fish species from both Australia and China and discovered two new viruses within the Amnoonviridae , tentatively called Flavolineata virus and Piscibus virus , respectively. In addition, by mining vertebrate transcriptome data we identified nine additional virus transcripts matching to multiple genomic segments of TiLV in both marine and freshwater fish. These new viruses retained sequence conservation with the distantly related Orthomyxoviridae in the RdRp subunit PB1, but formed a distinct and diverse phylogenetic group. These data suggest that the Amnoonviridae have a broad host range within fish and that greater animal sampling will identify additional divergent members of the Articulavirales .

Abstract The Red fox ( Vulpes vulpes ) has established large populations in Australia’s urban and rural areas since its introduction following European settlement. Foxes’ cryptic and highly adaptable nature allows them to invade cities and live among humans while remaining largely unnoticed. Urban living and access to anthropogenic food resources also influences fox ecology. Urban foxes grow larger, live at higher densities and are more social than their rural counterparts. These ecological changes in urban red foxes are likely to impact the pathogens that they harbour, and foxes could pose a disease risk to humans and other species that share these urban spaces. To assess this possibility, we used a meta-transcriptomic approach to characterise the viromes of urban and rural foxes across the Greater Sydney region in Australia. Urban and rural foxes differed significantly in virome composition, with rural foxes harbouring a greater abundance of viruses compared to their urban counterparts. In contrast, urban fox viromes comprised a greater diversity of viruses compared to rural foxes. We identified nine potentially novel vertebrate-associated viruses in both urban and rural foxes, some of which are related to viruses associated with disease in domestic species and humans. These included members of the Astroviridae, Picobirnaviridae, Hepeviridae and Picornaviridae as well as rabbit haemorrhagic disease virus-2 (RHDV2). This study sheds light on the viruses carried by urban and rural foxes and emphasises the need for greater genomic surveillance of foxes and other invasive species at the human-wildlife interface. Importance Urbanisation of wild environments is increasing as human populations continue to expand. Remnant pockets of natural environments and other green spaces in urban landscapes provide invasive wildlife such as red foxes with refuges within urban areas, where they thrive on the food resources provisioned by humans. Close contact between humans, domestic species and foxes likely increases the risk of novel pathogen emergence. Indeed, the vast majority of emerging infectious diseases in humans originate in wild animals. Here, we explored potential differences in viromes between urban fox invaders and their rural counterparts. Viromes of foxes and their ectoparasites comprise a diversity of viruses including those from the Astroviridae, Picobirnaviridae, Hepeviridae, Caliciviridae and Picornaviridae . Microbial surveillance in foxes and other urban wildlife is vital for monitoring viral emergence and for the prevention of infectious diseases.

ABSTRACT Bats are important reservoirs for viruses of public health and veterinary concern. Virus studies in Australian bats usually target the families Paramyxoviridae, Coronaviridae and Rhabdoviridae , with little known about their overall virome composition. We used metatranscriptomic sequencing to characterise the faecal virome of grey-headed flying foxes from three colonies in urban/suburban locations from two Australian states. We identified viruses from three mammalian-infecting ( Coronaviridae, Caliciviridae, Retroviridae ) and one possible mammalian-infecting ( Birnaviridae ) family. Of particular interest were a novel bat betacoronavirus (subgenus Nobecovirus ) and a novel bat sapovirus ( Caliciviridae ), the first identified in Australian bats, as well as a potentially exogenous retrovirus. The novel betacoronavirus was detected in two sampling locations 1,375 km apart and falls in a viral lineage likely with a long association with bats. This study highlights the utility of unbiased sequencing of faecal samples for identifying novel viruses and revealing broad-scale patterns of virus ecology and evolution.

ABSTRACT More than 70 bat species are found in mainland Australia, including five species of megabat from a single genus (family Pteropodidae) and more than 65 species representing six families of microbats. The conservation status of these animals varies from least concern to endangered. Research directed at evaluating the impact of microorganisms on bat health has been generally restricted to surveillance for specific pathogens. While most of the current bat virome studies focus on sampling apparently healthy individuals, little is known about the infectome of diseased bats. We performed traditional diagnostic techniques and metatranscriptomic sequencing on tissue samples from 43 individual bats, comprising three flying fox and two microbat species experiencing a range of disease syndromes, including mass mortality, neurological signs, pneumonia and skin lesions. We identified reads from four pathogenic bacteria and two pathogenic fungi, including Pseudomonas aeruginosa in lung samples from flying foxes with peracute pneumonia, and with dermatitis. Of note, we identified the recently discovered Hervey pteropid gammaretrovirus, with evidence of replication consistent with an exogenous virus, in a bat with lymphoid leukemia. In addition, one novel picornavirus, at least three novel astroviruses and bat pegiviruses were identified. We suggest that the most likely cause of peracute lung disease was Pseudomonas aeruginosa , while we suspect Hervey pteropid gammaretrovirus was associated with lymphoid leukemia. It is possible that any of the novel astroviruses could have contributed to the presentation of skin lesions in individual microbats. This study highlights the importance of studying the role of microorganisms in bat health and conservation. IMPORTANCE Bats have been implicated as reservoir hosts for zoonotic disease of concern, however, the burden of microorganism including viruses on bat health and disease is understudied. Here we incorporated veterinary diagnostics and RNA sequencing to identify the presence of microbes and viruses with possible pathogenic status in Australian bats with varying disease presentations. These techniques were able to effectively identify and describe several pathogenic species of bacteria and fungi in addition to known and novel viruses. This study emphasises the importance of screening pathogens in cases of bat mortality for the conservation of this diverse order.

Abstract The endosymbiont bacterium Wolbachia is associated with multiple mutualistic effects on insect biology, including nutritional and antiviral properties. Wolbachia naturally occurs in Drosophila fly species, providing an operational model host to study how virome composition may be impacted by its presence. Drosophila simulans populations can carry a variety of Wolbachia strains. In particular, the w Au strain of Wolbachia has been associated with strong antiviral protection under experimental conditions. We used D. simulans sampled from the Perth Hills, Western Australia, to investigate the potential virus protective effect of the w Au strain on individual wild-caught flies. Our data revealed no appreciable variation in virus composition and abundance between Wolbachia infected/uninfected individuals associated with the presence/absence of w Au. However, it remains unclear whether w Au might impact viral infection and host survival by increasing tolerance rather than inducing complete resistance. These data also provide new insights into the natural virome diversity of D. simulans . Despite the small number of individuals sampled, we identified a repertoire of RNA viruses, including Nora virus, Galbut virus, Chaq virus, Thika virus and La Jolla virus, that have been identified in other Drosophila species. In addition, we identified five novel viruses from the families Reoviridae , Tombusviridae , Mitoviridae and Bunyaviridae. Overall, this study highlights the complex interaction between Wolbachia and RNA virus infections and provides a baseline description of the natural virome of D. simulans .