在自然界中，许多毁灭性的植物病毒严重依赖昆虫媒介进行传播。南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）是引发水稻重大病害的病原体，其主要通过白背飞虱（Sogatella furcifera）进行传播。然而，不同地理和时间种群的白背飞虱对该病毒的传播效率存在着巨大的差异，其背后的生物学机制长期以来是个未解之谜 。
近日，华南农业大学植物保护学院张彤及杨新团队在国际权威学术期刊《PNAS》（美国科学院院刊）上发表了题为《Wolbachia-mediated viral transmission enhancement in insect vectors》的研究论文 。该研究首次揭示了广泛存在于昆虫体内的内共生菌——沃尔巴克氏体（Wolbachia），在此过程中扮演了病毒跨屏障“运输车”的角色。研究表明，Wolbachia 能够直接在物理层面包裹病毒颗粒，并通过其表面蛋白（WSP）与病毒衣壳蛋白（P8）的直接互作，协助病毒成功突破极难逾越的唾液腺屏障，从而大幅提升病毒的传播效率 。、
核心内容总结
本研究构建了“植物病毒-内共生菌-昆虫媒介”三者之间复杂的互作网络模型。研究发现，白背飞虱种群的传毒能力与其体内 Wolbachia 的丰度高度正相关。通过人工清除与回接共生菌的活体实验，研究确证了 Wolbachia 是病毒进入唾液腺的必需媒介。在超微结构与分子水平上，Wolbachia 在唾液腺细胞内直接包裹 SRBSDV 颗粒，其表面蛋白（WSP）与病毒的次要核心衣壳蛋白（P8）发生特异性结合。通过显微注射 WSP 特异性抗体阻断这一互作界面，可显著降低病毒在唾液腺中的积累和最终的传播率。这一发现颠覆了“内共生菌主要拮抗病毒”的传统认知，揭示了植物病毒巧妙利用媒介昆虫共生菌实现跨屏障传播的全新演化策略。
核心发现：从田间生态表型到分子互作界面的系统解析
1. 田间种群传毒能力与 Wolbachia 丰度高度正相关
研究团队对来源于田间的白背飞虱高传毒（HT）和低传毒（LT）种群进行了系统评估。虽然两者的病毒获取率和体内初始病毒载量相似，但传毒效率差异巨大。16S rRNA 扩增子测序与定量 PCR 分析揭示，HT 种群具有极高滴度的 Wolbachia（相对丰度超 80%），而 LT 种群中该共生菌含量微乎其微。扩大至 71 个田间种群的普查进一步证实，携带 Wolbachia 的种群其传毒效率显著高于未携带或低丰度种群，将共生菌滴度与宏观的媒介传毒能力直接挂钩 。
2. Wolbachia 缺失导致病毒在昆虫体内的循环期显著延长
共生菌丰度的差异如何影响病毒在昆虫体内的动态分布？通过荧光原位杂交（FISH）和免疫荧光双重标记，研究追踪了病毒在两类种群中的侵染轨迹。在感染后 15 天（15 dpi），HT 种群的肠道和唾液腺中均已检测到大量的病毒积累；相反，在缺乏 Wolbachia 的 LT 种群中，病毒虽然成功感染了中肠，却迟迟无法进入唾液腺。直到 30 dpi 时，LT 种群的唾液腺中才出现微弱的病毒信号。这表明共生菌的缺失严重阻滞了病毒突破唾液腺屏障的进程 。
3. 人为清除与回接证实 Wolbachia 是突破唾液腺屏障的关键
为了排除宿主遗传背景的干扰并确证因果关系，研究团队利用四环素显微注射构建了无 Wolbachia 的飞虱种群（Free），并通过胚胎显微注射技术将共生菌重新回接，构建了恢复种群（Replenished）。实验结果极其清晰：清除 Wolbachia 后，病毒在 15 dpi 时完全无法进入唾液腺，种群传毒率随之大幅下降；而一旦回接恢复了 Wolbachia，病毒便能顺利进入唾液腺，传毒能力也完美恢复至初始的高水平感染状态 。
4. 胸腔微注射证实 Wolbachia 直接介导病毒跨越唾液腺屏障
为了探究 Wolbachia 是促进了病毒的释放还是直接参与了唾液腺的入侵，研究人员通过胸腔微注射纯化的 SRBSDV 颗粒，直接绕过了中肠屏障。随后的动态监测显示，在带有 Wolbachia 的初始感染种群和回接种群中，注射后仅 3 天（3 dpi），病毒信号就已清晰地出现在唾液腺中；而在无 Wolbachia 的种群中，唾液腺直到 7 dpi 才出现极为微弱的感染迹象。这确凿地证明了 Wolbachia 在病毒入侵唾液腺的最后一道物理防线中发挥了决定性的护送作用
5. 超微结构揭示 Wolbachia 在唾液腺内物理包裹病毒颗粒
共生菌究竟是如何“护送”病毒的？透射电子显微镜（TEM）的超微结构观察捕捉到了极其直观的细胞学画面：在高传毒白背飞虱的唾液腺细胞内，出现了 Wolbachia 菌体严密包裹（enveloping）大量 SRBSDV 病毒颗粒的罕见现象。随后的免疫金电镜分析进一步利用针对 WSP 蛋白的金颗粒标记，证实了被包裹在内部的确为 SRBSDV 病毒，揭示了两者在亚细胞层面上极度紧密的空间物理联系 。
6. 分子互作证实病毒衣壳蛋白 P8 与共生菌表面蛋白 WSP 直接结合
物理包裹的底层分子基础是什么？研究人员以 Wolbachia 的核心表面蛋白 WSP 为诱饵，对 SRBSDV 编码的 13 种蛋白质进行了酵母双杂交（Y2H）筛查。结果明确显示，病毒编码的次要核心衣壳蛋白 P8 能够与 WSP 发生强烈的相互作用。随后的体外 GST pull-down 实验进一步验证了这两种蛋白的直接结合。同时，活体免疫荧光观察也证实，WSP 与 P8 在白背飞虱的主唾液腺中呈现出高度的共定位，为“细菌-病毒复合体”的组装提供了精准的分子对接靶点 。
7. WSP 特异性抗体阻断互作可有效降低病毒的跨屏障传播效率
基于上述发现，研究团队开发了一种基于分子阻断的干预策略。他们将 WSP 特异性抗体与病毒混合后显微注射入具有高传毒能力的飞虱胸腔内。结果表明，这种抗体阻断并没有杀死 Wolbachia，也没有影响昆虫体内的总病毒量，但却极其精准地抑制了病毒进入唾液腺。最终，注射抗体的处理组其传毒效率较对照组下降了约一半。这一结果不仅从反面证实了 WSP-P8 互作界面的功能重要性，更为未来通过靶向共生菌结合位点来切断农业病毒传播链条提供了全新的绿色干预思路 。
论文核心信息
标题： Wolbachia-mediated viral transmission enhancement in insect vectors
期刊： PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences)
发表时间： 2026年5月13日
第一作者： Ying Wang
通讯作者： Tong Zhang (张彤), Xin Yang (杨新)
研究单位： 华南农业大学 广东省未来农作物精准育种基础卓越研究中心 / 广东省微生物信号与病害控制重点实验室 / 测试中心 等
