耶路撒冷鼠尾草中烟草脆裂病毒特殊分离株与新型凤仙花病毒科病毒的鉴定与特性分析

本研究针对瑞士洛桑地区耶路撒冷鼠尾草(Phlomis fruticosa)叶片出现的典型病毒症状，通过高通量测序(HTS)技术鉴定出两种RNA病毒：一种具有异常长RNA2结构的烟草脆裂病毒(TRV)新分离株"Phlo"，证实其与症状相关；另一种为凤仙花病毒科(Phenuiviridae)新成员"phlomis phenuivirus 1"(PPV1)，提出新属"Maladivirus"。研究揭示了TRV宿主特异性系统感染能力的潜在机制，为植物病毒进化与跨宿主传播研究提供重要案例。论文发表于《Virology Journal》。

　　

耶路撒冷鼠尾草作为欧洲常见观赏植物，其病毒病害长期缺乏系统研究。2022年瑞士洛桑地区发现该植物叶片出现特征性褪绿环斑症状，传统检测方法未能明确病原体。这一现象引发了研究者对潜在新型病毒或病毒变异的关注——植物病毒通过重组和宿主适应产生的基因组变异可能影响其传播能力和致病性，而观赏植物作为病毒"蓄水池"的生态作用尚未充分认知。

瑞士洛桑大学(University of Lausanne)的研究团队通过高通量测序技术，在症状叶片中鉴定出两种RNA病毒：烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus, TRV)新分离株"Phlo"和凤仙花病毒科新成员PPV1。研究发现Phlo的RNA2长度异常(4590 nt)，具有独特的五开放阅读框结构，其中ORF1-2与已知传播相关蛋白同源，这种特殊基因组构可能与其在藜科植物中表现出的系统性移动能力相关。电子显微镜观察到典型杆状病毒颗粒(50-150 nm)，接种实验证实Phlo能在烟草(Nicotiana tabacum)上诱发环斑和花叶症状。另一种病毒PPV1具有双分节段ambisense RNA基因组，编码复制酶(RdRp)、核衣壳蛋白(N)和推测的移动蛋白(MP)，系统发育分析表明其与澳大利亚发现的muscari virus A构成新属"Maladivirus"。值得注意的是，在真菌Gautieria morchelliformis基因组中发现的内源性病毒元件(EVE)与PPV1 MP同源，暗示这类病毒可能存在跨界传播的进化历史。

研究采用的主要技术包括：(1)高通量测序和生物信息学分析构建病毒基因组；(2)透射电镜(TEM)观察病毒形态；(3)汁液接种实验验证宿主范围；(4)RT-PCR检测病毒分布；(5)系统发育分析确立分类地位。样本来源于洛桑私人花园采集的症状叶片。

结果分析

A new TRV isolate

通过症状叶片HTS获得Phlo的RNA1(6752 nt)和RNA2(4590 nt)近全长序列，覆盖率分别达1547x和691x。RNA2含五个ORF，其中ORF1-2编码的假设蛋白与意大利分离株IFA65同源度>97%，ORF4编码的2b蛋白与波兰分离株11r21同源度47%。系统发育显示Phlo CP属于TRVα谱系，与具有"规则打破"架构的SYM、Mlo7等分离株聚为α2亚支。接种实验证实Phlo能在本氏烟(N. benthamiana)和藜(Chenopodium quinoa)上引发系统性症状，后者在TRV中罕见。

A novel phenuivirid

PPV1由L(5832 nt)和S(3372 nt)两个节段组成，编码RdRp(pfam04196结构域)和N蛋白(pfam05733结构域)。S节段ambisense结构含359 aa的N基因和448 aa的MP基因，其间隔区呈现高AT含量(67.8%)的茎环结构。系统发育树显示PPV1 RdRp与muscari virus A形成独立分支(支持率>80%)，与Entovirus真菌病毒构成姐妹群。在真菌基因组中发现的三处内源性MP同源序列(EVE-Gm/KAF8490304.1)与PPV1 MP同源度27%，邻近转座子相关解旋酶基因。

讨论与意义

该研究首次报道耶路撒冷鼠尾草中TRV与凤仙花病毒科的混合感染。Phlo异常长的RNA2为TRV基因组可塑性提供新证据，其CP上游ORFs可能通过基因获得-丢失动态影响宿主适应性——这一发现为解释TRV广宿主性机制提供线索。PPV1的鉴定扩展了"cogu-like"病毒多样性，其与真菌EVE的关联暗示植物-真菌病毒跨界传播可能比已知的更普遍。研究同时凸显观赏植物作为病毒进化"试验场"的潜在风险，为植物检疫提供新的监测靶标。技术层面，研究展示了HTS在揭示"难培养"病毒方面的优势，特别是对传统方法易漏检的负链RNA病毒。