浙大科學家揭示病毒在昆蟲體內悄悄傳宗接代的秘密

浙江在線杭州6月14日訊(浙江在線記者 曾福泉 通訊員 周煒 朱原之) 浙大科學家近日一項新發現，揭示了一種對番茄危害極大的病毒如何巧妙地與害蟲「勾結」：這種病毒寄宿在昆蟲體內，而昆蟲的部分後代一出生就自帶病毒。

臭名昭著的「超級害蟲」煙粉虱體內攜帶大量植物病毒。浙大農學院昆蟲科學研究所王曉偉教授團隊研究發現，剛孵化出的煙粉虱雌性成蟲產的卵是無害的，但長到第10天左右的雌蟲產下的卵就會自帶病毒。這是科學界第一次發現植物病毒是否經卵傳播與介體昆蟲的發育階段有著密切關係。病毒與「超級害蟲」的這種關係，加深了人們對於田間病蟲害發生的認識。成果6月13日在線發表於《美國科學院院刊》。

王曉偉說，以往為了阻止病毒傳播，人們會在作物地周圍剷除病毒寄主植物，但大多低效甚至無效，現在知道為什麼了。病毒在沒有其寄主植物的環境中，還能在其媒介昆蟲體內悄悄地傳宗接代，隨後在遇到適合的寄主植物時再發動新一輪的攻擊。」

近30年來，番茄黃曲葉病毒借力煙粉虱，已入侵全球50多個國家，對農業生產造成重大危害。而病毒經卵傳播這一「秘密通道」，顯著增強了病毒傳播和擴散的效率，「可能是番茄黃曲葉病毒在全球快速入侵併造成嚴重危害的重要機制之一」，王曉偉說。

受病毒危害的番茄

番茄之死

煙粉虱是目前獲得「超級害蟲」稱號的唯一昆蟲。它們「食路」極廣，可以取食500種以上植物，棉花，番茄，煙草、木薯，包括很多花卉植物和蔬菜作物都是它的「盤中菜」。

看煙粉虱的身形是難以想象它們的殺傷力的。這種蟲子身長只有1毫米，兩片纖長輕薄的翅膀看起來仙氣十足。可只要被這種蟲子「纏」上，番茄就凶多吉少。

這麼小的「身板」怎樣「放倒」茁壯的番茄?王曉偉向記者展示了一張煙粉虱的微觀攝影圖，口器是一根針狀的吸管，能輕易刺入植物的韌皮部，吸取植物汁液。但如果直觀地認為，植物是被「咬」死的，那就太小看這種「超級害蟲」了。

煙粉虱有更深的伎倆，它們暗藏殺器——小小的身體中攜帶大量病毒。當它們取食時，病毒就隨唾液進入植物體內，讓植物染病。這種機制類似於蚊子通過叮咬傳播登革熱病毒和瘧疾，科學家稱這類昆蟲為媒介昆蟲，它們讓病毒在不會走動的植物間傳播、暴發成為可能。

資料顯示，目前已知的植物病毒約有1000種，其中約三分之二主要依賴媒介昆蟲進行傳播。雙生病毒佔全部植物病毒的三分之一，因病毒結構像兩個連體的小球而得名，主要通過媒介昆蟲煙粉虱傳播。論文作者之一劉樹生教授曾有一項研究發現，健康的植株遭遇蟲害時，會分泌一定的毒素抗蟲，而當感染雙生病毒后，植物毒素分泌會受到抑制，煙粉虱就更能肆無忌憚地取食了。

煙粉虱與病毒互為「助攻」，在田間掀起一場場 「滅頂之災」。2000年起，多地番茄作物上雙生病毒暴發成災，2009年，番茄成災面積達約300萬畝，占番茄總面積的約25%。山東、江蘇、北京、河南、上海、浙江的部分地塊甚至絕收。

煙粉虱正面照

煙粉虱：出生即殺手

長期以來，通過帶毒煙粉虱取食植物，把病毒傳播到健康植株，是科學家們公認的雙生病毒傳播途徑。過去50年間，曾有多位科學家提出，病毒是否會在煙粉虱「母嬰」間垂直傳播呢?但是，大部分研究並不支持帶毒煙粉虱可以通過卵把雙生病毒傳給自己的後代成蟲。

5年前，王曉偉課題組的博士生衛靜動了好奇心，她設計了一項實驗，培育不同蟲齡的煙粉虱成蟲，觀察其後代的帶毒情況。實驗結果令人吃驚：不同的階段，病毒「卵傳」情況存在很大差異。

帶毒卵巢管熒光照片

在解剖上千頭煙粉虱並反覆試驗后，課題組確認了這一事實：「煙粉虱成蟲的生命周期是30天左右，」論文通訊作者王曉偉介紹，「到煙粉虱雌性成蟲長到第10天左右時，它們產下的卵也『自帶』病毒。」雖然剛孵化出的煙粉虱雌性成蟲也能產卵，但它們的後代幾乎不帶毒。「只有已懷有大量成熟卵子的成蟲才能高效垂直傳播病毒。」

也就是說，部分煙粉虱的寶寶從出生第一天起，就是一枚帶毒的「殺手」!病毒不但「武裝」了「媽媽」，還武裝了「寶寶」，即使上一代已經「陣亡」，等下一代發育為成蟲，仍能夠遷移到新的植物上繼續傳毒。

這是科學界第一次發現植物病毒是否經卵傳播與介體昆蟲的發育階段有著密切關係，為研究其他病毒經卵傳播的特性提供了新的視角，加深了人們對於田間病蟲害發生的認識。這一研究結果提示田間雙生病毒防控策略和方法可能需要做重大改進。同時，還將促使目前全球各國改進有關煙粉虱和雙生病毒的檢疫方法。