近日，华南农业大学植物保护学院教授张彤团队成功揭示了白背飞虱体内共生菌沃尔巴克氏体帮助南方水稻黑条矮缩病毒突破唾液腺屏障的新机制。相关成果在线发表于美国《国家科学院院刊》。

水稻是全球近半数人口的主食，但在亚洲地区长期受到一种毁灭性病毒——南方水稻黑条矮缩病毒的威胁。华南农业大学植物病毒研究室自本世纪初发现并鉴定南方水稻黑条矮缩病毒以来，持续围绕该病害的流行与成灾机制开展研究。在长达10年的田间监测中，团队观察到一稳定存在的现象：将不同种群的白背飞虱在实验室条件下统一饲喂带毒水稻后，虽然绝大多数种群都能获得高滴度病毒，但总有约十分之一的种群传毒效率显著偏低，甚至几乎无法传播。

在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助下，研究团队通过对高传播效率与低传播效率两类代表性白背飞虱种群进行微生物组测序，答案逐步浮现。高传播效率种群体内沃尔巴克氏体的相对丰度超过80%，而在低传播效率种群中该菌丰度极低。进一步对71个田间采集种群的回溯分析证实，沃尔巴克氏体携带率与病毒传播效率之间存在显著正相关。

为确认因果关系，研究团队开展了严格的实验验证。通过抗生素处理获得无沃尔巴克氏体的白背飞虱品系，再通过胚胎期显微注射重新引入该共生菌，获得沃尔巴克氏体恢复品系。结果显示：清除沃尔巴克氏体后，飞虱的传毒能力显著下降；重新引入后，传毒能力恢复至接近清除前水平。值得注意的是，三组飞虱的病毒获取率和中肠病毒载量并无显著差异，表明沃尔巴克氏体的作用并不影响病毒进入中肠或从中肠释放，而是影响后续进入唾液腺的步骤。通过将病毒颗粒直接注射至昆虫胸腔以绕过中肠屏障，进一步验证了这一结论。

那么，沃尔巴克氏体如何协助病毒突破唾液腺防线？透射电镜与免疫电镜显示，在携带沃尔巴克氏体的白背飞虱唾液腺细胞中，病毒颗粒被沃尔巴克氏体细胞紧密包围，而非游离于细胞质中。分子互作实验进一步揭示，该过程的物质基础是沃尔巴克氏体外膜表面蛋白WSP与病毒次核心外壳蛋白P8之间的直接物理结合。正是这一结合，使得病毒粒子附着于共生菌，从而共同穿越唾液腺屏障。

基于上述发现，研究者尝试了一种阻断策略。将靶向WSP蛋白的抗体注射至携带沃尔巴克氏体且已感染病毒的白背飞虱体内，以干扰WSP与P8的结合。结果显示，抗体注射组飞虱唾液腺中的病毒量显著减少，传毒效率降至对照组的一半左右；而飞虱全身病毒载量及沃尔巴克氏体丰度均未受明显影响。这表明阻断WSP-P8互作特异性地抑制了病毒向唾液腺的运输，而非通过清除共生菌或降低全身病毒水平起效。

该研究提供了一个有别于传统认知的新视角。过去人们熟知沃尔巴克氏体能够抑制登革病毒、寨卡病毒等蚊媒病毒的感染（其机制涉及资源竞争与宿主免疫激活），并因其诱导的胞质不亲和现象而被用于蚊虫种群控制。而本研究发现，在水稻病毒与白背飞虱这一特定组合中，沃尔巴克氏体反而发挥了协助传播的作用。它不是通过间接调控，而是作为物理载体直接参与病毒跨越组织屏障的过程。这一发现不仅加深了对病毒、媒介昆虫与共生微生物三者互作关系的理解，也为开发靶向防控策略提供了新思路。通过干扰WSP与P8的相互作用，有望在不消除沃尔巴克氏体的前提下，有效降低白背飞虱的传毒能力，为水稻病毒病害的可持续治理探索新路径。

从田间异常发现，到十年追踪验证，再到分子机制精细解析，该研究揭示了昆虫微生物世界的复杂性远超以往认知。据估算，约65%的昆虫携带沃尔巴克氏体，因此该发现不仅对南方水稻黑条矮缩病毒防控具有重要指导意义，也为其他媒介昆虫传播的病毒病害提供了新的研究范式——探究共生菌在特定体系中的功能，需深入到病毒、共生菌与昆虫共同构成的生态网络中，逐一厘清其具体作用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2607638123