基于介体烟粉虱的宏基因组学方法研究双生病毒种群多样性

由烟粉虱传播的双生病毒（WTG）已在世界范围内引起多种作物的严重病害。受研究方法和技术的限制，目前WTG的研究仅限于引起作物产生严重病害、经济损失大的一类病毒，但对WTG的种群结构没有研究。本项目拟采集食性杂、具迁飞能力的传毒介体烟粉虱，从烟粉虱体内分离病毒DNA基因组，利用宏基因组学方法（Metagenomics），研究我国WTG种群多样性和变异进化规律，完善我国双生病毒种群数据库；鉴定WTG新种和新类型DNA分子；构建病毒新种和新类型DNA分子的侵染性克隆，明确其在病毒致病和病害传播中的作用；评估新病害发生流行的潜在风险。项目的开展有助于我们全面了解我国粉虱传双生病毒的种群结构、挖掘病毒新种、弄清病毒变异进化规律，同时深入开展病毒的致病性及病害流行研究，为全面预防和控制这类病毒病打下基础。

由烟粉虱传播的双生病毒（WTG）已在世界范围内引起多种作物的严重病害。本项目采集传毒介体烟粉虱，从烟粉虱体内分离病毒DNA基因组，利用宏基因组学方法搜索疑似双生病毒，PCR扩增病毒基因组全序列，研究我国WTG种群多样性和变异进化规律。在云南省的烟粉虱中共发现11种双生病毒，5种betasatellites，2种alphasatellites及各类缺陷型DNA小分子。双生病毒为云南烟草曲叶病毒、丁香黄脉病毒、越南丁香黄脉病毒、云南赛葵黄脉病毒、甘薯曲叶病毒、番茄黄曲叶病毒、中国番木瓜曲叶病毒、巴豆黄脉花叶病毒、中国番茄黄曲叶病毒、中国胜红蓟黄脉病毒、中国辣椒黄曲叶病毒。广西省烟粉虱中共检测9种双生病毒，2种betasatellites。分别为中国番木瓜曲叶病毒、中国胜红蓟黄脉病毒、中国番茄曲叶病毒、广西番茄曲叶病毒和巴豆黄脉花叶病毒、雾水葛金色花叶病毒、云南赛葵黄脉病毒、中国南瓜曲叶病毒、甘薯曲叶病毒，海南省烟粉虱共检测到4种病毒：中国南瓜曲叶病毒、黄花稔曲叶病毒、甘薯曲叶病毒和越南丁香黄脉病毒。浙江省烟粉虱共发现4种病毒：番茄黄曲叶病毒、甘薯曲叶病毒、乔治亚甘薯曲叶病毒、河南甘薯曲叶病毒。山东省只发现番茄黄曲叶病毒。在云南和广西的烟粉虱样品中发现一个单组份双生病毒新种，其与巴豆黄脉花叶病毒的全序列同源性最高（87%），将其命名为中国巴豆黄脉花叶病毒（Croton yellow vein mosaic China virus, CYVMCNV）。在云南和海南的烟粉虱样品中还分离到越南丁香黄脉病毒分离物，这是越南丁香黄脉病毒在我国的首次发现。病毒全基因组序列同源性比较、核酸多态性变异分析及系统进化分析发现，与植物上分离的病毒相比，烟粉虱所携带病毒的同源性较高，变异率相对较小。发现一类不编码ORF的新型缺陷型DNA小分子，全长为738nt，含有保守的茎环结构和九核苷酸TAATATTAC，互补链上还含有一个与alphasatellite类似的茎环结构和九核苷酸TAGTATTAC。序列分析发现这是一种由alphasatellite和betasatellite重组形成的新型缺陷性DNA分子，这类卫星分子在双生病毒感染的烟粉虱中普遍存在。构建了中国巴豆黄脉花叶病毒、越南丁香黄脉病毒及乔治亚甘薯曲叶病毒的侵染性克隆。研究结果丰富了我国粉虱传双生病毒的种群。