病毒作为一种非细胞的生物形式，只能在活细胞中增殖，并且只能寄生在活细胞中。在我们生活的这个星球上，大约有1031种病毒，它们的基因可以首尾相连长达2.5亿光年。现代微生物学的创始人路易斯·巴斯德用病毒这个术语来代表所有活着的传染性致病因子。病毒似乎是疾病和邪恶的代名词。自1892年伊凡诺夫斯基发现第一个病毒——烟草花叶病毒以来，大多数研究者都把注意力放在发现和消除病毒对人类和农作物的危害上。但随着分子生物学、各种组学等新技术发展带来的观念变化，人类正在这个星球上揭开病毒的各种生态功能，病毒“好”的一面也在不断被发现和利用。例如，噬菌体病毒已经成功应用于“超级耐药菌”疾病的治疗，腺病毒可以在人类疾病的基因治疗中发挥重要作用。

植物是地球上主要的生命形式之一。作为地球上80%生物量的组成部分，每种植物都有大量的病毒而没有表现出症状。因此，植物病毒除了作为病原体引起各种严重疾病外，其资源属性和生态功能的发现、开发和应用也是国际学术热点的前沿。

近日，《科学》杂志副刊科学进展在网上发表了中国科学院微生物研究所研究员叶坚的研究论文《病毒调动植物免疫力检测植食性昆虫中的非病毒体》。本研究揭示了植物病毒调控非载体昆虫实现新的生态功能，并分析了其分子机制。

图1。棉花曲叶病毒感染增强棉花对棉铃虫的抗性:一种棉铃虫以健康棉花和感染棉花为食；健康、感病和转Bt基因棉花上棉铃虫的增重。

图2。双生病毒效应蛋白βC1调节植物WRKY20，增强植物抗蚜虫能力

双生病毒是一种广泛存在于世界各地的单链环状DNA病毒，对玉米、小麦、番茄、棉花、木薯等重要粮食和经济作物造成毁灭性破坏。也是世界上记录最早、种类最多的植物病毒，具有发病率高、危害大、控制难度大、传播效率高的特点。我国约40%的双生病毒伴有卫星DNA，由卫星DNA和双生病毒组成的疾病复合体由烟粉虱传播，分布于世界各地。如棉花曲叶病毒是我国的入境检疫病毒，严重危害棉花生长，给棉花生产带来巨大的经济损失。例如，巴基斯坦和印度棉花产业每年的经济损失高达10亿美元。10年前，该病毒被发现入侵中国，感染了棉花等多种观赏性锦葵科植物。分析认为，病毒可能对我国棉花生产造成损失，直接经济损失、间接经济损失和控制成本高达500亿元。

叶坚团队发现，为了吸引更多的媒介昆虫，双生病毒可以通过抑制植物MYC2调控的茉莉酸途径，控制被感染植物与媒介昆虫之间的化学通讯，从而吸引媒介昆虫进食，并劫持宿主植物关键免疫调节因子WRKY20的功能，显著减少植物维管组织中抗虫化合物的积累，如芥子油苷等。，并增加非维管组织如叶肉细胞中脂肪族硫代葡萄糖苷的水平，导致非载体昆虫如棉铃虫。此外，双生病毒感染可激活植物中阿司匹林类药物水杨酸的产生，抑制以同一韧皮部为食的蚜虫繁殖。因此，这些结果解释了双生病毒在促进媒介昆虫烟粉虱和防止非媒介竞争对手棉铃虫和蚜虫方面的生态功能。

图3。双生病毒操纵植物免疫抑制非载体昆虫的工作模型:双生病毒β卫星链编码的效应蛋白βC1；茉莉酸；水杨酸；IGS，吲哚芥子油苷；AGS，脂肪族硫代葡萄糖苷。

此外，指出病原微生物影响自然和农业生态系统中媒介生物和非媒介生物的行为和组成是一种常见的生态现象，因此研究病原微生物、媒介昆虫和宿主之间的相互作用具有重要价值。特别是在农业生态系统中，近80%的植物病毒是通过媒介昆虫传播的。病原微生物“恶”面的定向转化和资源属性“善”面的充分利用，可以为人类社会的可持续绿色发展和改善提供新的路径。该团队通过基因组编辑技术培育出广谱抗虫新品种，实现了农业主要病虫害的可持续绿色防控。

据悉，中国科学院微生物研究所助理研究员赵为论文第一作者，院士、助理研究员姚、孙为论文共同作者，为论文通讯作者。该研究得到了中国科学院动物研究所邹震研究员、浙江大学王教授、教授、冉立研究员、美国加州大学戴维斯分校Daniel J. Kliebenstein教授、中国科学院微生物研究所吴家河研究员、、苏伟博士、吴瑶博士、清华大学刘玉乐教授、新疆石河子大学副教授等的大力支持。，并获得中国科学院战略试点科技项目和国家自然科学基金重点项目。

全文链接:

https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaav9801