三）病毒研究的细胞水平时期
这一时期，包括本世纪40年代至60年代。在此期间，病毒学不论是在理论上还是在实践上都有很大的发展，逐步形成了一门独立的学科。由于这个时期对病毒的化学本质有了更清晰的认识，因而也有了较为统一的、明确的病毒概念。
1、利用大肠杆菌研究噬菌体的感染过程取得了迅速发展。以M.Delbruck和A.D.Hershey等领导的“噬菌体小组”围绕噬菌体与感染细菌细胞的相互关系进行了大量而深入的研究。这一时期的突出贡献在于：1940年M.Delbruck阐明了噬菌体的复制周期；1950年A.Lwoff揭示了溶原性噬菌体诱导的原理；1952年A.D.Hershey证明了噬菌体DNA的感染性；1952年N.D.Zinder发现了噬菌体的转导现象；1952年E.Wollman发现了溶原性噬菌体。
2、组织培养技术开始应用于动物病毒的研究。我国学者黄祯祥早在1943年就利用鸡胚组织块在试管内进行病毒传代、定量滴定及中和试验。我国已故微生物学和病毒学的奠基人高尚荫院士，1958年在国际病毒学研讨会上宣读了《培养脓细胞的组织培养方法研究》论文，从此揭开了中国昆虫病毒学研究的新篇章。许多学者采用这一新技术，相继分离了上百种过去对动物不敏感的新病毒，如腺病毒、副流感病毒、鼻病毒、呼吸道合胞病毒、Echo病毒和柯萨奇病毒，大大拓宽了病毒学的研究范围。组织培养技术不仅发展了临床病毒学，而且还可用于研究病毒的复制和遗传，使人们对病毒本质有了进一步的认识。
1949年J.J.Enders利用单层细胞培养繁殖脊髓灰质炎病毒取得成功，并且由于他对脊髓灰质炎病毒的开创性研究，而于1954年获得诺贝尔奖。1952年Dulbecco利用细胞单层培养进行了蚀斑试验，1953年Salk用细胞培养的脊髓灰质炎病毒制备出灭活疫苗，1957年Stewart用细胞培养技术还分离出多瘤病毒。目前组织培养技术已广泛应用于未知传染因子的分离，病毒病诊断，疫苗生产，以及病毒感染和复制的基础研究。
组织培养技术对动物病毒研究所作的贡献主要包括：病毒转录新途径和翻译新途径的发现；病毒对宿主范围的选择；某些肿瘤病毒引起的细胞转化；某些病毒侵染引起的细胞融合；发现有的病毒核酸由若干片段组成；有的病毒核酸具有极性的不同，如小RNA病毒为正链RNA病毒，正粘病毒为负链RNA病毒。
3、植物病毒不断有重要的发现，如1952年J.I.Harris揭示了TMV外壳蛋白的化学性质，1955年H.Fraenkel-Conrat成功地将TMV的核酸及其蛋白亚基重建出感染的TMV，1956年H.Fraenkel-Conrat还证明TMV-RNA分子具有感染性，1956年F.A.Anderer阐明了TMV外壳蛋白变性的可逆性；1960年A.Tsugita测定了TMV外壳蛋白的氨基酸序列。中国农业大学裘维蕃院士对北京大白菜三大病害和华北小麦丛矮病等进行了深入研究。
（四）分子病毒学的研究时期
自从1953年DNA双螺旋结构理论建立以来，由于分子生物学的迅速发展，新技术和新方法的应用，使得病毒学的研究步入了分子病毒学的发展时期。50年代至60年代是分子生物学的奠基时代，而病毒特别是噬菌体和植物病毒为此做出了巨大的贡献,因此分子病毒学也正是分子生物学的发展过程中应运而生。
分子病毒学的发展是各相关学科如分子生物学、细胞生物学、遗传学、免疫学与病毒学理论和技术相互渗透的结果。尤其是分子生物学新技术的发明极大剌激了分子病毒学的发展。分子病毒学的发展经历了如下过程：
1953年，Watson和Crick建立了DNA双螺旋结构理论，它使人们开始从分子水平上去认识遗传物质--DNA的结构基础和复制特性，理解基因表达与性状的关系，从而为分子生物学和分子病毒学的创立奠定了基础。
1962年，D.L.D.Casfar阐明了许多病毒的二十面体结构，明确了病毒核衣壳二十面体的构成规律，这是对病毒超微结构认识的重大突破。
1962年，D.Nathans成功地进行了噬菌体RNA的体外翻译；1965年，S.Spiegelman成功地在体外复制出Qβ噬菌体RNA；1967年M.Goulian成功地体外复制ΦX174噬菌体。这些工作对以后阐明DNA病毒和RNA病毒 的繁殖机制起了重要作用。
1967年，T.O.Diener发现了类病毒，他在试图分离马铃薯纺锤形块茎病的病毒时，发现其病原不是病毒，而是一种不含有蛋白质，分子量为105左右的裸露RNA。这样小的RNA分子不编码任何蛋白质。根据其特殊的性质，Diener把这类致病因子称为“类病毒（Viroids）”。随后的研究表明，类病毒RNA还有特殊的复制机制。类病毒的发现在分子病毒学史上是一个重要事件，它不仅揭示了自然界存在着比病毒更简单的生物，而且也使人们加深了对生命起源的认识。
在类病毒报道之后，有人在澳大利亚又发现了类似于类病毒的环状RNA分子还能与病毒基因组RNA共同包被于RNA病毒粒子中，引起绒毛菸、苜菪和地三叶草产生病害，其中类似于类病毒的RNA称为“拟病毒（virusoid）”。羊瘙痒病(scrapie)最初也认为是类病毒引起的，Prusiner于1982年证实瘙痒因子不是类病毒，而是一种分子量只有3.0×104的蛋白质，称为“蛋白侵染因子”或“朊病毒”（prion）。根据类病毒的发现，Lavoff（1981）首先提出把病毒分为真病毒（envirus）和类病毒的概念。随着拟病毒和朊病毒的相继发现，1983年在意大利召开的“植物和动物的亚病毒病原：类病毒和朊病毒”国际学术讨论会上，把类病毒、拟病毒和朊病毒列入亚病毒（subvirus）。
1968年，P.H.Duesberg发现流感病毒的多节段RNA基因组，随后在其他一些病毒中如呼肠孤病毒、大麦条纹花叶病毒中也发现了病毒基因组分节现象的存在。
1970年，P.H.Duelerg发现Rous肉瘤病毒含有癌基因v-src，而且在正常鸡以及其他脊椎动物和无脊椎动物的DNA中，也发现有癌基因v-src的同源序列存在，推测病毒癌基因是来自于细胞正常基因。随着其他肿瘤病毒致癌基因的发现，肿瘤病毒的细胞培养系统建立，以及肿瘤病毒对细胞转化诱导作用的确定，使人们对肿瘤发生的机制有了更深刻的了解。
1970年，H.M.Temin和D.Baltimor分别发现了病毒的逆转录酶。逆转录酶基因组RNA在逆转录酶的作用
下，首先合成原病毒DNA，然后原病毒可整合到宿主染色体DNA上。除了病毒癌基因外，原病毒在宿主DNA上的插入、整合，也可以引起细胞癌基因的激活和细胞转化，逆转录酶和逆转录过程的发现，是对Crick 1958年提出的遗传学中心法则的重要补充和发展，说明遗传信息不仅可以从DNA RNA，也可由RNA DNA。
1971年，限制性内切酶技术的发现为DNA序列分析和病毒基因的定位创造了条件，利用这一技术曾经成功地为乳头瘤病毒、多瘤病毒、腺病毒、疱疹病毒构建了酶切图谱。另一些新技术如基因转移方法、Southen blot的相继诞生，也加快了病毒特异性基因，尤其是转化基因的定位和病毒核酸序列分析的进程。
除此以外，70年代出现的DNA重组技术，使一些病毒基因组能在原核细胞的质粒载体上克隆，并在细菌中能够得到大量复制和表达产物，因而有利于探寻病毒的基因组结构和功能。
1977年，英国剑桥大学的Sanger完成了ΦX174-DNA全部序列的测定,为此Sanger第二次获得诺贝尔奖。根据ΦX174-DNA全部序列的分析结果，Sanger意想不到地发现了基因重叠现象。随后，在DNA噬菌体如R17、MS2、F2、Qβ中也证实了基因重叠现象的存在，这是病毒利用有限的遗传信息执行更多的功能，提高自身在进化过程中适应能力的一种表现。
1977年，L．T．Chow阐明了腺病毒转录过程中的mRNA拼接现象，随后在SV40、多瘤病毒中也相继发现了mRNA转录后的拼接过程，从而证实了真核基因的不连续性，明确了内含子（intron）和外显子（exon）的概念。
1978年，W．Fiers和V.B.Reddy测定了SV40-DNA的一级结构由5224个碱基对组成。SV40是第一个全部核苷酸序列被搞清楚的真核病毒，它含有结构基因VP1、VP2、VP3以及转化基因T和t，整个基因组有12.5%非编码区或非翻译区，在这些区域中包含启动子、增强子序列和其他调节序列，可对病毒基因组复制、转录、翻译进行调控。由于SV40既是研究真核基因结构和表达的良好模型，又是研究癌变机制的理想材料，因此，SV40-DNA一级结构的测定具有重要意义。
在70年代，Miller和Barbara研究ΦX174-DNA转录时还发现了ΦX174-DNA仅有一条链被转录，他们利用ΦX174噬菌体感染大肠杆菌，并在培养基中加入32P-磷酸盐以制备放射性的噬菌体mRNA，然后再将标记的mRNA分离出来，让其与分开来的RF-DNA正负链杂交，结果观察到仅有RF-DNA的负链与标记mRNA形成杂交体。因而让实在活体内ΦX174的RF DNA中仅一条链是转录的模板。与此相类似，T7噬菌体DNA在活体中也只有一条单链被转录。但在T4或λ噬菌体中情形较为复杂,其基因组中的某些部分是以一条链作为模板，而在另一区域，则是以另一条链为模板。大肠杆菌基因组的转录也同样存在一组基因与另一组基因的模板链不同。
