近日，中国科学院大学（以下简称“国科大”）博士生导师、中国科学院动物研究所研究员戈峰和孙玉诚团队在eLife上发表题为“Apoptotic neurodegeneration in whitefly promotes spread of TYLCV”（Wang et al. eLife 2020;9:e56168. DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.56168 ）的研究论文，发现植物病毒能够通过一种类似炎症的免疫信号，级联激发媒介昆虫烟粉虱脑部产生Caspase依赖的凋亡性神经退行，削弱其嗅觉和视觉的辨识能力，增强了带毒昆虫对健康寄主的趋向，有利于病毒的传播和扩散。
烟粉虱（Bemisia tabaci）被称为世界十大害虫之一，通过刺吸式口器广泛传播包括番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV）等双生病毒科的多种植物病毒（图A），对农业生产构成极大的威胁。本研究以MED隐种（Q型）烟粉虱和番茄黄化曲叶病毒（TYLCV）为对象，通过行为学分析发现，未带毒的烟粉虱趋向于TYLCV侵染的番茄带毒植株，而获毒烟粉虱在TYLCV侵染和未侵染寄主之间没有明确的偏好性（图B），并且这种寄主偏好性的转变是由其嗅觉和视觉的辨别能力下降导致的。基于头部转录组和神经受体相关基因表明这种感知能力的下降可能与神经退行有关；组化实验证明TYLCV能够激发细胞程序性死亡的执行者Caspase 3，导致烟粉虱的脑部出现大量的凋亡性空泡，引发神经退行性疾病的典型病症（图C）。进一步研究发现了与哺乳动物中炎症信号级联类似的基因Nod-like Receptor like 4和Spaetzle 1&2参与神经退行的诱发；通过饲喂双链RNA干扰相关的基因表达，证实烟粉虱对寄主的辨别能力有一定恢复，减低了传毒成功率。由此说明TYLCV通过引起烟粉虱神经退行改变了其寄主偏好性，有利于病毒自身传播。此项研究揭示了病毒操纵媒介昆虫寄主选择行为的神经机制，为精准调控媒介传毒昆虫的发生与病毒的传播提供了科学依据。
国科大博士研究生王世藩（培养单位：中科院动物研究所）为该文第一作者，孙玉诚和戈峰为共同通讯作者，该研究得到了国家重点研发计划（2017YFD0200400）、中国科学院B类先导专项（XDB11050400）的支持。
图A 烟粉虱（Bemisia tabaci）
图B 带毒与未带毒烟粉虱对感染植株及未感染植株的选择行为
图C 带毒的烟粉虱脑部出现大量的凋亡性空泡
责任编辑：余玉婷
