为什么病毒会选择定制的虫便车？科学家们尝试“乱点鸳鸯谱”有了新的发现！

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在数百万年的协同进化过程中，病毒与媒体昆虫之间的精确匹配并非偶然。

发文 | 霍岩（中国科学院微生物研究所)

割麦机“隆隆”地打开了麦田，扬起了一团麦灰，也让昆虫大吃一惊。这些昆虫看起来不起眼，但它们可以在田野里制造麻烦——它们飞向庄稼，不仅咀嚼叶子，吸收汁液，还可以不厚道地传播植物致命的敌人病毒，给植物带来害虫和病毒的多重灾害。

举例来说，一种叫做稻谷花纹病毒（Rice stripe virus，RSV）虫媒病毒，会引起稻谷花纹叶枯病，影响稻谷的产量和质量。传播这种叫灰飞虱的病毒虫，它会通过卵子垂直传播给后代，产生天然的带病毒的虫子，从而增强病毒。 RSV 防治难度。另外，在我们没有发现的角落里，可能会有一些新的植物病毒在昆虫体内酝酿，等待突破昆虫屏障的束缚，等待机会给植物一个突然的打击。

所以，分析虫媒 - 病源之间的传播关系，找出限制病毒传播的因素，对于病害预警，对症治疗就显得尤为重要。

"病毒种类千千，我只是看着它！"

一般来说，一种昆虫只特定地传播一种或多种病毒。即使是外观相似、遗传关系相近的“兄弟”物种，在选择病毒对象时也会有很大的差异。在这场以植物饕餮盛宴为主题的相亲聚会上，昆虫们找到了自己喜欢的“它”，可以说是“千千有成千上万种病毒，我只看着它！”

灰飞虱、棕飞虱和白背飞虱是中国麦粒区常见的三种飞虱。三哥基因同源性高，外观相似，生活环境和食谱相同。然而，传播的病毒却大不相同:灰飞虱喜欢稻谷图案病毒和稻谷黑条矮缩病毒；棕飞虱传播稻谷草矮病毒和稻谷齿叶矮缩病毒；而白背飞虱组 CP 是目前搅动“稻界”的南方黑条短缩病毒，令人痛心。

那么这种精确的匹配是怎样形成的呢？

这种病毒与媒体昆虫之间的精确匹配不是偶然的，而是几百万年协同进化的结果。科学家发现，病毒和昆虫媒体将利用其特殊的物质组合和匹配机制形成独特的匹配。

例如，一些昆虫的嘴(口器)上有特殊的蛋白质“爪子”。当他们吃病毒汁液时，他们可以特别识别某些病毒的结构蛋白，并“抓取”病毒。这样，当昆虫下次吃东西时，粘在嘴上的病毒就会传递给新植物“大冤种”。虽然这种传毒方法的过程相对简单，但它是可行的。

还有一种病毒传播过程比较复杂，对于虫子和病毒这一对来说， CP 这是一个更大的考验。对可以长期传播的病毒，病毒需要到虫肠、血腔、唾液腺来一趟。 N “每日打卡游”，成功穿越这三个关键部位后，最终可以传递给植物。在这个过程中，病毒在每个打卡阶段都面临着来自昆虫的挑战。

首先，肠道是入场考试。在这波测试中，病毒发挥了自己的魅力:硬实力——具有特殊的感染结构或蛋白质感染；软实力——获得昆虫体内蛋白质或物质运输路径的帮助。但是那些软硬实力不在线的病毒，在这个层面上就会被选中。

感染肠道后，病毒在昆虫媒体中开始了一段惊心动魄的旅程。昆虫细胞中的抗病毒反应、吞噬细胞组成的清洁工大军和体液中的恶化反应、蛋白酶清洁系统等。，就像过年席上的“七大姑八大姨”，总是为这一对“准备”做准备。 CP "暴击。

经过昆虫体腔内的测试，病毒终于来到了唾液腺，光就在眼前。如果它经过，它可以传递给植物，完成“传播任务”！然而，唾液腺屏障的出口仍然有“检票”！病毒需要能够与唾液腺屏障上的关键运输因素进行对比(组合)，才能从这个副本中顺利完成。经过这样的一系列选择，病毒终于找到了匹配的昆虫。

对病毒和昆虫来说， CP 在这个过程中，科学家们提出了许多猜测:一些类似“家庭情况”(遗传背景)的昆虫能否提供类似的软件来帮助病毒“过关”？如果没有，软实力差是什么？虫虫体积中病毒的打卡过程中，哪个副本最难？假如隐藏了某个副本，病毒还能在近源虫类中建立感染和传播吗？田野里的某种病从无到有，那么突然，是不是因为这个关键层次被“突破”了？在这种情况下，科学家们准备尝试人为地为病毒和昆虫牵根“红线”，看看会发生什么。

科学家们试图给病毒和昆虫“乱点鸳鸯谱”

近日，中国科学院微生物研究所的研究人员充当“月老”，试图给病毒和昆虫一个“天仙配”。

为探索病毒是否可能在近源物种虫中引起感染，建立传播系统，研究人员对稻谷花纹病毒进行了探索。 RSV 将灰飞虱(天然媒体，“李”)作为“相亲主角”、棕色飞虱和白色飞虱(近源非媒体，“李鬼”)被列入“相亲池”，病毒直接通过显微注射技术送入昆虫体腔，绕过肠屏处的“检票员”。观察病毒是否能与“李鬼”“修成正果”。试验过程就像一部紧张的科学剧：

RSV 迅速扩散到灰飞虱体内，5 时间已经呈现出“燎原之势”，可以传递给植物。此时，棕色飞虱和白色飞虱中的病毒被压制在萌芽状态。十天后，病毒的“火焰”在棕色飞虱和白色飞虱中燃烧，但与灰色飞虱相比仍有数百倍的差距。

更为重要的是：即使病毒在“李鬼”体内勉强增殖，也无法突破唾液腺屏障——当棕色飞虱和白色飞虱叮咬健康稻谷时，RSV 不能随唾液排出，传播链完全断裂。病毒被出口检票员扣在昆虫体内。它就像 RSV “拿着灰飞虱” VIP “通行卡”，想要顺利完成褐飞虱的“安检口”，只能当场拦住。

实验表明，病毒可以在类似“家庭”的昆虫中建立感染，这是昆虫给病毒带来的意想不到的惊喜。然而，由于唾液腺媒体，病毒无法传播给植物。病毒和昆虫之间的建立 CP 挑战失败。实验结论证实了一个道理：强扭瓜不甜。

总有一天，病毒会有机会突破这个屏障吗？

科学的魅力在于追问界限，科学家们继续提出更进一步的问题——假设 RSV 可以通过很多代棕飞虱来实现 / 白背飞虱继续传递增殖。能否通过基因变异适应“李鬼”的生理环境，最终突破传播屏障？或者说李鬼的唾液腺检票员被“粗心大意”取代了。病毒能逃离昆虫，伤害植物吗？

从进化生物学的角度来看，这种可能性不是天方夜谈。病毒基因组小，变异率高，若褐飞虱白背的免疫系统对 RSV 清除压力较弱，病毒与唾液腺协助转运的蛋白质结合能力增强，极有可能通过点突变获得关键蛋白质的适应性改变。在自然界中，一种未知的病毒一旦突破昆虫的传播屏障，它的宿主范围就会扩大到昆虫植物，或者从单一的植物品种扩大到更多的植物，这可能会导致新的疾病流行，带来更严峻的考验。

当太阳在麦地上镀上金边时，“飞虱三杀手”仍然穿梭在树叶之间。灰飞虱带着 RSV 精确的“相亲”，褐飞虱和白背飞虱将无法与之匹配——这种看似死板的自然规律，实则是进化写下的生存智慧。

然而，在这个持续了几亿年的“相亲派对”中，人类不仅是一个观察者，也是一个改变规则的“老年人”——如何在科学探索和生态安全之间找到平衡？也许这是一个比实验结论更值得深思的命题。

参考文献

[ 1 ] Ying S, Qian Y, Wenhui Z, Lili Z, Yan H. Study of the acquisition, replication and transmission of rice stripe virus in vector and non-vector planthoppers based on hemocoel-microinjection.Pest Manag Sci. Published online June 27, 2025. doi:10.1002/ps.70026

[ 2 ] 赖坤龙 , 王海峰 , 徐钟天 , 等 . 稻飞虱传播稻谷病毒机制的研究进展 [ J ] . 福建农林大学学报 ( 自然科学版 ) ,2021,50 ( 5 ) : 577-587.

[ 3 ] Xu Y, Fu S, Tao X, Zhou X. Rice stripe virus: Exploring Molecular Weapons in the Arsenal of a Negative-Sense RNA Virus. Annu Rev Phytopathol. 2021;59:351-371. doi:10.1146/annurev-phyto-020620-113020

生产：中国科普

制片人：中国科普博览会

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