植物寄生线虫RNA病毒多样性扩张：内含子携带病毒与跨界进化联系的新发现

《npj Biofilms and Microbiomes》：Expansion of the plant-parasitic nematode RNA viruses: Unprecedented diversity, intron-bearing viruses, and cross-kingdom evolutionary links

本研究针对植物寄生线虫(PPN)病毒多样性认知不足的问题，通过宏转录组学分析25种PPN的536个转录组数据，首次发现94个PPN相关RNA病毒（较已知数量提升7.9倍），包括首例线虫中发现的orthomyxo-like病毒、Jingmen病毒等新型病毒类群。特别揭示了携带2-10个内含子的yue-like病毒新谱系，以及获得宿主来源SENP-like蛋白酶域的bunyaviruses，为病毒进化研究和PPN病毒防治策略开发提供了重要理论基础。

　　

在农业生产中，植物寄生线虫(Plant-parasitic nematodes, PPN)如同隐形的破坏者，每年给全球作物产量造成巨大损失。这些微小的蠕虫通过口针穿刺植物细胞，分泌效应因子破坏植物免疫系统，进而引发复杂的病害复合体。虽然真菌和细菌生物防治剂已展现出应用潜力，但针对PPN的病毒防治策略却长期处于探索不足的状态。究其根源，在于我们对PPN携带的病毒多样性认知存在巨大空白——此前仅发现12种RNA病毒，这一数字与PPN作为地球上最丰富动物类群之一的地位极不相称。

为揭开PPN病毒世界的神秘面纱，华中农业大学肖雪琼团队在《npj Biofilms and Microbiomes》发表了突破性研究。研究人员创新性地整合了来自25种PPN的536个公共转录组数据集，并结合河北卢龙县马铃薯腐烂线虫(Ditylenchus destructor)田间种群的宏转录组测序数据，系统绘制了PPN病毒多样性图谱。通过宏转录组测序技术、进化树构建、基因结构分析等关键技术方法，对田间采集的马铃薯腐烂线虫样本（涵盖10个地理种群）和公共数据库资源进行深度挖掘。

研究结果

PPN病毒组概览

通过系统分析，研究团队鉴定出94个PPN相关RNA病毒，将已知PPN病毒数量提升了7.9倍。这些病毒涵盖18个已知病毒科和6个未分类病毒群，包括34个负链RNA病毒、57个正链RNA病毒和3个双链RNA病毒。值得注意的是，马铃薯腐烂线虫和大豆胞囊线虫(Heterodera glycines)展现出最高的病毒多样性，而测序数据量最大的松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)和马铃薯白线虫(Globodera pallida)病毒多样性相对较低，提示实验室常用菌株可能存在病毒检测偏差。

新型负链RNA病毒

在Rhabdoviridae科中发现的马铃薯腐烂线虫杆状病毒1(PRNRHV1)具有典型弹状病毒基因组结构，其基因间隔区保守的转录起始和终止信号与已知弹状病毒一致。Nyamiviridae科病毒的系统发育分析显示，甜菜胞囊线虫nyami-like病毒1(SBCNNV1)与Soybean cyst nematode midway virus形成独立进化枝，提示当前Socyvirus属可能需要扩展以容纳这些线虫特异性病毒。

最引人注目的是两个大型bunya-like病毒PRNBYV1和PRNBYV2，其L片段长度超过12,000bp，远超大多数已知bunyaviruses。研究发现这两个病毒在RdRP结构域C端携带一个推测的半胱氨酸蛋白酶域，该结构域与线虫宿主的sentrin特异性蛋白酶8(SENP8)高度相似，且保守催化三联体（组氨酸-天冬氨酸-半胱氨酸）完整保留。系统发育分析表明这些病毒蛋白酶与Pristonchus spp.来源的SENP8亲缘关系最近，提示其可能通过基因水平转移从宿主获得该功能域。

Orthomyxo-like病毒的跨界发现

研究首次在PPN中鉴定出orthomyxo-like病毒——马铃薯胞囊线虫orthomyxo-like病毒1(PCNOV1)和Bursaphelenchus mucronatus orthomyxo-like病毒1(BMOV1)。这两个病毒均包含5个基因组节段，编码PB1、PB2、PA、GP和NP蛋白。尽管GP蛋白与mononegavirals的Borna disease virus相似度更高，但PB1蛋白系统发育分析显示它们与昆虫/鱼类相关orthomyxo-like病毒形成独立进化枝，代表Orthomyxoviridae科中thogotovirus的姐妹群。

内含子携带的yue-like病毒

研究发现了大豆胞囊线虫yue-like病毒(SCNYV1a、SCNYV1b、SCNYV2、SCNYV3)这一特殊病毒类群，其RNA1和RNA2编码区被1-10个含有经典GU/AG剪接位点的内含子中断。值得注意的是，虽然SCNYV1a和SCNYV1b的RNA1氨基酸序列一致性达97%，但内含子分布模式迥异——SCNYV1b仅含2个内含子而SCNYV1a多达10个。RNA-seq数据剪接位点分析证实了这些内含子的真实存在，排除了内源性病毒元件或逆转录类病毒元件的可能性。

正链RNA病毒的多样性扩张

在Flaviviridae科中，研究发现7个新的Jingmen-like病毒，其四节段基因组编码NS5（甲基转移酶+RdRP）、NS3（丝氨酸蛋白酶+解旋酶）、糖蛋白和推测衣壳蛋白。系统发育分析显示这些PPN感染Jingmen病毒与动物寄生线虫(Cooperia oncophora、Nippostrongylus brasiliensis、Toxocara canis)相关病毒形成独立进化枝，构成蜱传Jingmen tick病毒之外的第三谱系。

Picornavirales目病毒分析发现PPN特异性picorna-like病毒形成单系群，而新发现的12个ormycovirus分布在真菌/卵菌相关ormycovirus的不同进化枝中。通过严格筛选测序文库的物种组成，研究确认部分ormycovirus确实与对应线虫宿主相关。

研究结论与意义

本研究通过大规模转录组数据挖掘，将PPN病毒认知从12种扩展至94种，揭示了自然环境中PPN病毒多样性的真实规模。三大关键发现——内含子携带的RNA病毒、获得宿主基因的大型bunyaviruses、以及PPN与动物寄生线虫共享的病毒进化枝，为病毒进化研究提供了全新视角。特别是SCNYV内含子现象的发现，挑战了RNA病毒罕见剪接的传统认知，为研究病毒与宿主RNA加工机制的互作提供了新模式。

这些发现不仅填补了地球最丰富动物类群病毒认知的空白，更为开发病毒介导的PPN防治策略奠定了理论基础。随着对PPN-病毒互作分子机制的深入解析，未来或可培育携带弱毒病毒的工程线虫种群，或直接利用病毒作为生物杀虫剂，为可持续农业发展提供新思路。该研究凸显了整合公共组学数据与针对性田间采样在发现微生物暗物质方面的巨大潜力，为探索其他难培养生物的病毒多样性提供了方法论借鉴。