首例蚜虫感染裸病毒(Nudivirus)的发现揭示宿主-病毒基因双向转移机制

【编辑推荐】研究人员首次在蚜虫Neuquenaphis staryi中发现两种裸病毒(NsNV-1/NsNV-2)，通过基因组测序和进化分析揭示病毒与宿主间存在双向水平基因转移(HGT)，填补了Nudiviridae科在蚜虫宿主中的空白，为昆虫-病毒共进化研究提供新范式。

　　

在昆虫病原病毒研究领域，裸病毒(Nudivirus)因其独特的双链DNA基因组和广泛的宿主范围备受关注。这类病毒已知感染鞘翅目、鳞翅目等昆虫，甚至被成功用于椰犀金龟(Oryctes rhinoceros)的生物防治。然而，尽管在蚜虫基因组中发现过裸病毒基因残留，科学界始终未能在活体蚜虫中检测到活性裸病毒感染。这一空白严重限制了对蚜虫-病毒互作机制的理解，而蚜虫作为农业害虫和病毒载体，其病原体研究具有重要应用价值。

来自智利的研究团队在《Journal of Invertebrate Pathology》发表突破性成果。他们以南美洲特有的山毛榉蚜虫Neuquenaphis staryi为研究对象，通过纳米孔长读长测序技术，首次鉴定出两种蚜虫感染性裸病毒NsNV-1和NsNV-2。这两种病毒基因组高度相似(98%一致性)，均属于Alphanudivirus属，但自然种群中NsNV-1感染率是NsNV-2的16倍且无共感染现象。更引人注目的是，系统发育分析揭示这些病毒与蚜虫基因组中的内源性病毒元件(EVEs)存在基因交流证据，首次证实裸病毒与蚜虫宿主间存在双向水平基因转移(HGT)。

研究团队采用多组学技术开展系统性探索。从智利Los Ruiles国家森林保护区采集的N. staryi样本经形态学确认后，采用纳米孔测序获得15,143条contigs（N50=37.9 kb），通过生物信息学筛选鉴定出病毒序列。病毒基因组注释采用Prokka和InterProScan，系统发育分析基于28个核心基因的氨基酸序列，使用IQ-TREE进行最大似然法构建。HGT事件通过基因共线性分析和旁系同源基因簇(paralogous gene clusters)比较验证。

【Neuquenaphis staryi长读长测序发现两种裸病毒基因组】
纳米孔测序数据中检测到两个完整环状病毒基因组（NsNV-1: 134,583 bp；NsNV-2: 134,555 bp），包含典型的裸病毒核心基因如RNA聚合酶亚基和per os infectivity因子。比较基因组显示二者差异主要存在于假设蛋白编码区，可能影响宿主特异性。

【系统发育定位与进化分析】
基于28个核心基因的系统发育树将NsNVs与蚜虫内源性病毒AgENV/MsENV聚集成独立分支，支持"蚜虫-裸病毒"共同进化假说。基因共线性分析发现病毒DNA聚合酶与蚜虫基因组转座酶存在结构相似性，提示基因水平转移。

【双向基因转移证据】
在N. staryi基因组中鉴定出12个NsNV-1同源基因，功能涉及DNA代谢；同时病毒基因组携带蚜虫来源的转座酶基因，这种双向转移模式为理解病毒-宿主互作提供新视角。

这项研究开创性地证实裸病毒能感染蚜虫，改写了对Nudiviridae宿主范围的认知。发现的双向HGT现象表明，裸病毒与蚜虫在进化过程中通过基因交流形成复杂互作网络，这种机制可能影响宿主的抗病毒防御或病毒毒力。从应用角度看，NsNVs作为潜在生物防治剂，其宿主特异性机制研究可为农业害虫防控提供新思路。研究还警示，濒危昆虫N. staryi及其病毒组的发现，凸显生物多样性保护对新型病原体挖掘的重要性。未来研究需明确NsNVs的传播途径和致病机制，这将为理解昆虫病毒生态学开辟新方向。