2021年12年20日，中国农业大学生物学院在Insect Biochemistry and Molecular Biology杂志上在线发表了题为“A cytorhabdovirus-based expression vector in Nilaparvata lugens, Laodelphax striatellus, and Sogatella furcifera”的研究文章。

一直以来, 灰飞虱、褐飞虱及白背飞虱的基因功能研究主要依赖RNA干扰技术, 尚未建立基因超表达研究体系。该研究以大麦黄条点花叶病毒 (barley yellow striate mosaic virus, BYSMV) 侵染性克隆为基础, 将其开发为病毒介导的基因过表达载体, 用于三种飞虱的基因功能研究。

BYSMV是负单链RNA病毒，基因组全长12706 bp, 共编码十个蛋白, 顺序为3′-N-P-P3-P4/P5-P6-M-G-P9-L-5′。前期实验室通过农杆菌接种本生烟组装病毒颗粒-粗提病毒显微注射灰飞虱-带毒灰飞虱接种大麦的体系成功拯救了BYSMV的侵染性克隆。BYSMV载体基因承载量较大，可以稳定稳定GUS、RFP外源蛋白。BYSMV在田间由灰飞虱以持久增殖型的方式传播，本研究通过显微注射的方式，发现BYSMV可以成功侵染与灰飞虱亲缘关系相近的褐飞虱和白背飞虱, 外源蛋白RFP在三种飞虱中均高效表达。

图1 BYSMV侵染三种飞虱

由于三种飞虱的迁飞性和寄主植物的多样性，BYSMV载体的生物安全性问题成为限制其应用的主要因素。缺失BYSMV的非结构蛋白P3后，不影响病毒在烟草和灰飞虱的复制水平。但缺失P3的重组病毒只能在寄主大麦的接种叶建立单细胞侵染，丧失了系统运动的能力，说明该缺失突变成功阻断了病毒由飞虱传播到寄主植物的路径，确保了其生物安全性。缺失P3的BYSMV作为一种安全的载体成功应用于三种飞虱的基因功能研究。

图2 缺失P3的重组病毒无法系统侵染寄主植物

综上，该研究开发了一种应用于灰飞虱、褐飞虱、白背飞虱的病毒介导的基因超表达载体，并将其进行安全改造增强了其生物安全性，促进了三种飞虱的基因功能组学研究。

该文章中国农业大学生物学院王献兵教授为论文通讯作者，博士研究生许文雅、房晓东、曹青为本文的共同第一作者。该研究得到了中国国家自然科学基金（31872920、31571978），中国博士后基金 (2021T140713) 的资助。