华南农业大学张彤、杨新PNAS!!共生菌竟是水稻病毒传播推手,新型绿色防控靶点被找到

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虫媒病毒依靠媒介昆虫大范围扩散，既威胁人类公共卫生安全，也给全球种植业带来持续减产风险，水稻主产区频发的病毒性病害已成为制约粮食稳产的核心难题。多数媒介昆虫体内存在多层生理屏障，包括消化道、血淋巴、唾液腺等组织，可天然阻滞病毒复制与迁移，而近年多项研究证实昆虫体内共生微生物能直接干预病毒跨屏障过程，不同共生菌对病毒表现出促进或抑制两种截然相反的作用。沃尔巴克氏体是分布极广的节肢动物胞内共生菌，约 65% 昆虫天然携带，过往研究普遍证实该菌可抑制蚊虫体内登革、寨卡等人畜病毒，现已依托该特性开发蚊虫生物防控技术，但该共生菌在植物虫媒病毒传播中的功能尚未形成系统研究。南方水稻黑条矮缩病毒 2001 年于我国广东首次检出，随后蔓延至东南亚多国，依靠白背飞虱以循回增殖型方式扩散，染病水稻大幅减产甚至绝收。田间长期监测发现，部分携带病毒的白背飞虱种群传毒能力差异显著，即便体内病毒载量相近，向水稻植株传毒效率却高低分明，现有理论无法解释该现象，厘清共生菌与病毒的互作机制，对开发减农药、可持续的水稻病害防控手段具备重要理论与应用价值。

在这项研究中，研究人员以田间分离的高、低传毒效率两类白背飞虱种群为核心材料，结合宏基因组测序、免疫荧光标记、电镜超微观察及分子互作验证等多组实验开展系统解析。团队先通过种群对比发现，高传毒飞虱体内沃尔巴克氏体丰度显著更高，低传毒种群该共生菌含量维持极低水平；胸腔注射与除菌对照实验进一步证明，缺少沃尔巴克氏体的飞虱即便全身携带病毒，病毒也无法在唾液腺定植，证实该菌是病毒突破唾液腺屏障的必要条件。超微结构观测可见沃尔巴克氏体包裹病毒颗粒聚集于唾液腺细胞，分子互作实验明确细菌表面蛋白 WSP 可与病毒 P8 衣壳蛋白直接结合；向飞虱体内注射抗 WSP 抗体阻断二者结合后，唾液腺病毒存量与田间传毒效率同步明显下降。该结果与沃尔巴克氏体在蚊虫体系中的抗病毒效果形成鲜明反差，证明共生菌对病毒的作用存在宿主与病毒特异性，本次研究锁定 WSP-P8 蛋白互作作为可靶向阻断的关键位点，为不依赖化学农药的水稻病毒防控提供全新作用靶点。

本次研究完整阐明沃尔巴克氏体协助南方水稻黑条矮缩病毒完成媒介传播的分子通路，修正了学界对该共生菌仅具备抗病毒效果的单一认知，完善了昆虫共生菌、媒介昆虫与植物病毒三者互作的理论体系。从田间应用层面来看，传统水稻病毒防控高度依赖化学杀虫剂，长期施用易造成农药残留、害虫抗药性提升、农田生态失衡等连锁问题，而本次发现的蛋白互作靶点可开辟共生菌调控型绿色防控路径，通过干扰 WSP 与 P8 结合即可削弱飞虱传毒能力，无需大规模喷施农药。该机制也为其他水稻虫媒病毒、禾本科作物病毒病害防控提供参考范式，后续可围绕阻断两类蛋白互作开发多肽、特异性抗体等生物制剂。同时该研究拓宽了共生菌生物防治的应用边界，过往沃尔巴克氏体应用集中于蚊虫疫病防控，本次成果证明其在农业植物病毒病害治理中同样具备巨大开发潜力，为水稻主产区构建低污染、可持续、低成本的病害综合防控体系提供坚实实验依据，对保障东南亚水稻产区粮食安全具备现实意义。