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Nature Microbiol:北京大學李毅課題組發表昆蟲共生菌説明病毒傳播研究論文

2017年3月6日, 國際學術權威刊物自然出版集團旗下子刊、微生物學領域著名期刊《Nature Microbiology》線上發表了北京大學生命科學學院李毅課題組與福建農林大學魏太雲課題組合作題為“Insect symbiotic bacteria harbour viral pathogens for transovarial transmission”的研究論文。 研究發現, 黑尾葉蟬的共生細菌Sulcia可以與水稻矮縮病毒相互作用並攜帶病毒通過上皮組織進入卵母細胞, 從而説明病毒經卵垂直傳播給葉蟬的後代。 李毅教授為該文的共同通訊作者。

許多的昆蟲, 包括蚊子、蚜蟲、飛虱和葉蟬是病毒傳播的傳播介體。 這些昆蟲體內都具有共生菌, 一般來說, 昆蟲體內的共生菌可以通過增強昆蟲的免疫系統,

從而間接影響病毒的傳播。 但是, 我們並不清楚, 昆蟲體內的共生菌是否可以與病毒直接發揮相互作用並調控病毒的傳播。 通過多種細胞生物學手段研究發現, 葉蟬的共生菌Sulcia可以與水稻矮縮病毒直接發生相互作用, 並攜帶病毒經過上皮組織進入葉蟬卵母細胞, 通過分子實驗證明, 這種相互作用是在黑尾葉蟬的外殼蛋白P2與共生菌Sulcia的外膜蛋白之間發生。 用抗生素處理葉蟬體內的共生菌後, 葉蟬若蟲期的生長發育會受到明顯的阻礙, F1代和F2代的傳毒效率受到嚴重的影響。 該研究揭示了一個病毒經卵傳播的新模型。 該研究結果對理解蟲傳病毒的分子機制以及蟲傳病害的控制具有重要的意義。

Sulica攜帶水稻矮縮病毒(RDV)進入雌性黑尾葉蟬的卵細胞。

(A).RDV的外殼蛋白P2與細菌Sulica的外膜蛋白OMP直接相互作用, 細菌外膜凹陷形成包含病毒的橢圓形小泡。 (B).RDV病毒粒子直接附著在Sulica的外殼上, 通過Sulica攜帶著病毒通過上皮栓進入卵細胞。

原文連結:

原文摘要:

Many insects, including mosquitoes, planthoppers, aphids and leafhoppers, are the hosts of bacterial symbionts and the vectors for transmitting viral pathogens1,2,3. In general, symbiotic bacteria can indirectly affect viral transmission by enhancing immunity and resistance to viruses in insects3,4,5. Whether symbiotic bacteria can directly interact with the virus and mediate its transmission has been unknown. Here, we show that an insect symbiotic bacterium directly harbours a viral pathogen and mediates its transovarial transmission to offspring. We observe rice dwarf virus (a plant reovirus) binding to the envelopes of the bacterium Sulcia, a common obligate symbiont of leafhoppers6,7,8, allowing the virus to exploit the ancient oocyte entry path of Sulcia in rice leafhopper vectors. Such virus–bacterium binding is mediated by the specific interaction of the viral capsid protein and the Sulcia outer membrane protein. Treatment with antibiotics or antibodies against Sulcia outer membrane protein interferes with this interaction and strongly prevents viral transmission to insect offspring. This newly discovered virus–bacterium interaction represents the first evidence that a viral pathogen can directly exploit a symbiotic bacterium for its transmission. We believe that such a model of virus–bacterium communication is a common phenomenon in nature.

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