《The ISME Journal》：Core virome shapes adaptation of a phytopathogenic fungus to climate and cropping patterns
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本研究针对真菌病毒组生态功能不明的科学问题，通过大规模调查油菜黑胫病菌（Leptosphaeria biglobosa）病毒组，发现核心病毒成员LbLV1通过诱导热休克蛋白Lbhsp12表达，显著增强宿主真菌耐热性，从而塑造病原菌对气候与耕作模式的适应性。该研究发表于《The ISME Journal》，为理解微生物病毒生态功能提供了新视角。
在全球气候变化加剧作物病害风险的背景下，植物病原真菌如何适应不同气候条件成为农业可持续发展的关键科学问题。油菜作为全球重要油料作物，其黑胫病由子囊菌Leptosphaeria biglobosa引起，每年造成巨额经济损失。值得注意的是，中国冬油菜区（长江流域）与春油菜区（北方）的病原菌群体存在显著差异，前者需经历夏季高温（23-34°C）的越夏生存挑战，而后者则以越冬为主。传统研究多聚焦于病原菌本身特性，而近年高通量测序技术揭示的真菌病毒组（mycovirome）是否参与生态适应过程，仍属未知领域。
为探究这一问题，华中农业大学吴明德团队在《The ISME Journal》发表研究，通过对中国9省274个田块的1103株L. biglobosa进行病毒组测序分析，发现病毒多样性与病害发生率呈正相关，与海拔呈负相关。尤为关键的是，核心病毒组成员Leptosphaeria biglobosa letobirnavirus 1（LbLV1）在冬油菜区检出率（93.1%）显著高于春油菜区（37.7%）。通过病毒粒子纯化与电镜观察，确认LbLV1为直径约30纳米的等轴病毒，其基因组由两条单链RNA（RNA1编码RNA依赖的RNA聚合酶RdRp，RNA2编码假设蛋白HP）组成。
研究通过原生质体转染技术构建LbLV1感染与未感染的等基因菌株对，发现LbLV1能显著增强宿主菌在30°C高温及渗透压（山梨醇、蔗糖）、氧化胁迫（过氧化氢）等逆境下的生长能力。室内模拟越夏实验表明，LbLV1感染菌株在油菜秸秆中的存活率（68%）较未感染菌株（37%）提高近一倍，其分生孢子萌发率和芽管长度也显著增加，而越冬实验未见显著差异，证实LbLV1特异性促进越夏适应性。
转录组分析揭示LbLV1感染诱导601个基因上调表达，其中热休克蛋白基因Lbhsp12表达量提升45倍。系统发育与结构预测显示Lbhsp12与酿酒酵母Schsp12同源度高，均含四个α螺旋结构。过表达Lbhsp12或LbLV1的HP均能重现耐热表型，证实该通路的核心作用。机制上，Hsp12通过稳定细胞膜结构增强热耐受性，同时固醇合成基因（Erglp、Erg3p）与过氧化氢酶基因的上调可能协同作用。
本研究创新性揭示真菌病毒组作为“内真菌微生物组”的重要生态功能，提出病毒-宿主共生关系可加速病原菌气候适应性的新机制。鉴于全球变暖可能加剧作物病害，该研究警示需关注病毒介导的病原菌进化潜力，为病害预测与生态防控提供新思路。
关键技术方法概述
研究整合地理生态学与分子生物学技术：通过全国范围病原菌采样（1103株）构建空间病毒组数据库；采用RNA-seq进行病毒组从头组装与差异表达分析；利用透射电镜（TEM）观察病毒形态；通过原生质体转染实现病毒跨菌株传递；结合荧光定量PCR（RT-qPCR）验证基因表达；采用基因过表达（pKNTG-rp27载体）验证蛋白功能。
研究结果
1. 病毒组组成与地理分布特征
冬油菜区病毒组以+ssRNA病毒为主（73.8%），LbLV1和LbNV1为核心病毒成员。距离衰减规律（distance-decay relationship）表明病毒群落相似性随地理距离增加而下降（P<0.05），提示病毒传播受限性与宿主种群扩散相关。
2. LbLV1功能验证
LbLV1感染菌株在30°C下菌丝生长速率提升至0.83 mm/d（未感染菌为0.67 mm/d），且对SDS（十二烷基硫酸钠）等膜胁迫抗性增强。跨遗传背景菌株（EB9-21、NN8-42）实验验证表型普适性。
3. 越夏适应性机制
田间越夏实验证实LbLV1感染菌株分生孢子萌发率（48 h）达58.3%（未感染菌为36.7%）。转录组富集分析显示膜组分（GO:0016021）、固醇代谢（KEGG:00100）等通路激活，Lbhsp12过表达直接关联膜稳定性提升。
结论与讨论
本研究首次揭示真菌核心病毒组通过调控宿主应激响应基因（如Lbhsp12）驱动生态适应的分子机制。LbLV1介导的耐热性提升使冬油菜区病原菌在收获后高温期获得生存优势，形成病毒-宿主协同进化格局。该发现拓展了对微生物病毒“共生功能”的认知，提示在气候变化背景下，病毒组可能成为病原菌快速适应环境的新途径。研究结果对评估全球变暖对作物病害风险具有预警意义，并为探索病毒介导的微生物生态调控策略提供理论基础。
