属于Iflaviridae科的遗传性病毒共生体在蚜虫中广泛存在

《Applied and Environmental Microbiology》：Heritable viral symbionts in the family Iflaviridae are widespread among aphids

寄生性病毒Iflavirus在蚜虫中的共生机制与进化研究，通过宏转录组测序发现蚜虫携带6种新Iflavirus物种，证实其通过垂直传播在宿主种群中持续存在，并发现病毒与共生菌 Buchnera aphidicola 在细菌房中共存且密度正相关。实验证明病毒不破坏宿主生育能力或发育周期，但可能通过体液传播实现低水平水平感染，其进化关系与宿主系统发育存在差异，提示跨宿主传播可能发生在进化时间尺度。

　　### 解读：蚜虫与Iflavirus的共生关系及其进化意义

近年来，随着对昆虫微生物组的研究不断深入，科学家们逐渐认识到，昆虫体内不仅有细菌等传统共生微生物，还可能存在病毒共生现象。这些病毒可能在昆虫的生命周期中扮演重要角色，并与宿主形成稳定的共生关系。尽管昆虫与细菌共生的研究已有数十年的历史，但昆虫与病毒共生的广泛性和进化意义却一直未被充分揭示。本文通过对蚜虫与Iflavirus的深入研究，揭示了这一领域的重要发现。

#### 蚜虫与Iflavirus的广泛共生现象

蚜虫（Hemiptera: Aphididae）作为研究共生关系的重要模型生物，其与细菌共生的相互作用已被广泛研究。例如，几乎所有蚜虫种类都与一种称为*Buchnera aphidicola*的细菌共生，这种细菌对于蚜虫的生存至关重要，因为它能够提供蚜虫饮食中缺失的氨基酸。然而，蚜虫与病毒的共生关系却鲜有报道。本文通过大规模的RNA测序（RNAseq）和生物信息学分析，发现多个新的Iflavirus物种广泛存在于不同蚜虫种类中。这些病毒属于Iflaviridae病毒科，其基因组大小在9-11 kb之间，编码一个大的多聚蛋白。研究还发现，这些病毒可以在蚜虫的无菌实验室培养中稳定地遗传，表明它们可能是蚜虫宿主的重要共生成员。

#### 病毒的垂直传播与无明显适应代价

在实验室条件下，研究者发现这些Iflavirus能够在无性繁殖的蚜虫系中稳定存在，并且在多个世代中持续传播。这表明病毒的垂直传播是其在蚜虫种群中扩散的一个关键机制。垂直传播通常指的是病毒通过母体传递给后代，这一过程可能涉及特殊的细胞结构。值得注意的是，这些病毒感染并未对蚜虫的适应性造成明显影响，蚜虫的繁殖能力、发育时间以及环境压力下的翅膀发育均未因病毒存在而受到显著干扰。这表明病毒与蚜虫之间的共生关系可能是无害甚至有益的，从而支持了它们作为长期共生体的可能性。

#### 病毒在不同组织中的分布

通过定量PCR（qPCR）和免疫组化（immunohistochemistry）技术，研究者发现了Iflavirus在蚜虫多种组织中的分布，包括脂肪体、发育中的胚胎以及菌细胞（bacteriocytes）。脂肪体是蚜虫体内重要的内分泌组织，参与代谢和生物合成活动。而菌细胞则是蚜虫体内细菌共生的特化细胞，可能在垂直传播中发挥关键作用。这些结果表明，Iflavirus可能与细菌共生体共存于同一细胞内，从而影响其在宿主体内的分布和维持。

#### 病毒与细菌共生体的相互作用

研究还发现，Iflavirus与*Buchnera aphidicola*的密度之间存在正相关。这可能意味着两种微生物在蚜虫体内存在某种相互作用，甚至可能是协同关系。例如，菌细胞数量可能在不同世代中发生变化，从而影响病毒的复制和传播。此外，脂肪体作为蚜虫的免疫组织，在病毒感染过程中可能发挥重要作用，帮助维持免疫平衡，从而支持病毒的持续感染。这种细菌与病毒的共存现象为理解昆虫体内微生物之间的复杂关系提供了新的视角。

#### 水平传播与跨物种传播的限制

尽管Iflavirus在某些蚜虫种群中表现出水平传播的潜力，但实验结果表明，这种传播并未导致稳定的垂直感染。例如，当蚜虫幼虫与携带Iflavirus的成虫共存时，尽管它们能够检测到病毒，但这些感染并未在后代中持续。此外，通过口服或注射的方式进行跨物种传播的尝试也未能在不同蚜虫种类中成功建立持久感染。这说明虽然病毒可以在一定条件下通过水平传播传播，但其在不同宿主间的传播效率较低，且缺乏持续感染的能力。因此，Iflavirus的传播主要依赖于垂直途径，而水平传播可能仅限于某些特定情况。

#### 病毒的生态与进化意义

蚜虫与Iflavirus的共生关系可能对蚜虫的生态和进化产生深远影响。首先，病毒的垂直传播表明它们在蚜虫种群中具有一定的适应性，可能通过与宿主共同进化来维持其存在。其次，病毒的分布和密度与细菌共生体的相互作用可能影响蚜虫的生理和代谢过程，从而改变其生存策略。例如，某些病毒感染可能通过影响宿主的代谢途径来增强其适应性，如通过调节葡萄糖和糖原代谢。这些发现不仅有助于理解蚜虫与微生物之间的复杂相互作用，还可能揭示昆虫共生系统中病毒的重要性。

#### 未来研究方向

尽管本文提供了大量关于蚜虫与Iflavirus共生关系的证据，但仍有许多问题需要进一步研究。例如，不同Iflavirus株系在蚜虫体内的具体作用机制、病毒与细菌共生体之间的相互作用细节，以及这些共生关系在不同环境条件下的稳定性。此外，需要更深入地研究病毒是否能够在其他昆虫物种中形成类似的共生关系，以及这些关系是否对宿主的适应性产生积极影响。这些研究不仅有助于揭示昆虫共生系统的多样性，还可能为生物控制和生态管理提供新的思路。

#### 总结

本文的研究结果表明，Iflavirus在蚜虫中广泛存在，并且可能在长期进化过程中与宿主形成稳定的共生关系。这些病毒不仅通过垂直传播维持其存在，还可能与细菌共生体相互作用，影响蚜虫的生理和生态特性。虽然水平传播未能导致持久感染，但其在特定条件下的传播潜力仍值得进一步研究。未来的工作可以围绕病毒与宿主的相互作用机制、病毒在不同宿主间的传播模式以及病毒对宿主适应性的潜在影响展开，从而更全面地理解昆虫与病毒共生的复杂性及其生态意义。