真菌宿主中多病毒跨谱系共感染的调控规律及其生态与病理意义

这篇研究揭示了植物病原真菌灰葡萄孢（Botrytis cinerea）中76种真菌病毒（mycovirus）的流行规律，发现404/406菌株存在2-25种病毒共感染现象。通过关联规则挖掘（ARM）首次提出"一对一"和"二对一"病毒共存法则，并鉴定出膜转运体（transmembrane transporter）、自噬通路（autophagy）、鞘脂代谢（sphingolipid metabolism）等关键宿主因子。该发现为理解病毒生态互作及真菌病害防控提供了新视角。

　　

真菌宿主中多病毒跨谱系共感染的调控规律

病毒多样性特征
在406株以色列采集的灰葡萄孢（Botrytis cinerea）菌株中，高通量测序鉴定出76种真菌病毒，包括+ssRNA（71.05%）、dsRNA（21.05%）、-ssRNA（6.58%）和ssDNA（0.01%）四种基因组类型。这些病毒分属15个科，其中丝状病毒科（Mitoviridae）和波尔病毒科（Botourmiaviridae）占比最高。值得注意的是，仅1株（IBc-111）未检测到病毒感染，而404株存在2-25种病毒共感染，37株甚至携带20种以上病毒。

病毒共存法则
通过关联规则挖掘（ARM）算法分析发现：

1. "一对一"规则：病毒A的存在与否可预测病毒B的状态，分为四型。例如当灰葡萄孢丝状病毒9（BcMV9）缺失时，BcHV1等10种病毒通常同时缺失（I型）；而BcHV3存在时，BcDMV1等12种病毒极可能共存（II型）。
2. "二对一"规则：两种病毒组合决定第三种病毒状态。如BcMV6与BcMV11共存时，BcALV1必然存在；而BcMV12和BcMV3共存则排斥BcEV2。实验验证显示这些规则在单孢后代中的准确率达94-100%。

宿主调控机制
转录组分析揭示病毒共感染与宿主多个通路相关：

1. 膜系统：膜整合组分（GO:0016021）和跨膜转运活性（GO:0022857）在多个模块富集，提示病毒可能劫持宿主膜结构建立复制工厂。
2. 代谢调控：脂肪酸合成（GO:0006633）、鞘脂代谢（bfu00600）和糖鞘脂合成（bfu00603）通路显著激活，这些膜脂成分可能影响病毒包膜形成。
3. 自噬系统：自噬通路（bfu04136/bfu04138）和线粒体自噬（bfu04139）的激活可能参与病毒清除或增殖的平衡。

生态与病理意义
该研究首次系统揭示了真菌中多病毒共感染的普遍性和规律性：

1. 跨科传播潜力：30种病毒曾在核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）中发现，3种可感染子囊菌门其他属真菌，表明存在广泛的水平传播。
2. 病害防控启示：病毒组合可能通过剂量效应影响宿主毒力，为"温和病毒"生物防治提供新思路。
3. 进化视角：远缘病毒间的兼容性规则暗示长期共进化可能塑造了病毒群落结构。

方法学创新
研究团队建立了系统的验证体系：

1. 采用原生质体再生技术处理产孢缺陷型菌株IBc-352
2. 通过PEG介导将IBc-230病毒组转入不同受体菌
3. 结合加权基因共表达网络（WGCNA）筛选出5个关键模块
4. 开发动态阈值算法（FPR<5%）确保关联规则可靠性

这些发现不仅拓展了对病毒生态学的认知，也为人类和动植物病毒病的"病毒干扰"治疗策略提供了理论参考。