SCLS | 南京农大联合多家单位发布中国大豆农田病毒全景研究，揭示病毒跨物种传播与种植模式风险

大豆（Glycine max）是全球最重 要的粮食与经济作物之一，提供了约25%的食用油和三分之二的畜禽饲料蛋白，也是全球贸易量最大的农产品之一。然而，大豆平均每年因病害造成的减产高达21.4%，其中病毒病害是危害最为严重的病原类型之一，占新发大豆病虫害的一半以上。近年来，随着国内需求持续增长，我国大豆产量难以满足消费需求，每年仍有超过80%的大豆依赖进口。为提升大豆自给率，国家通过优化和调整大豆产业政策，多个地区的大豆种植面积显著增加，自给率得到提升。但与此同时，快速扩张的种植规模也带来了更高的病虫害暴发风险。据全国农技推广服务中心监测，近些年我国黄淮海和西南地区大豆病毒病害尤为严重，其频繁发生已对产业造成较大危害，严重威胁我国大豆产业安全。

四川地区大豆和柑橘 间作模式和大豆病毒病害表型（徐毅组提供）

为系统掌握我国黄淮海与四川两大核心大豆产区病毒的多样性与流行特征，南京农业大学农林生物安全全国重点实验和农业农村部大豆病虫害防控重点实验室联合国内多家科研机构，开展了覆盖两大主产区的大规模病毒组学调查。研究系统描绘了大豆农田生态系统的病毒多样性全景，揭示了不同种植模式对病毒病害发生的显著影响。相关成果近日以“Comprehensive Virome Analysis of Soybean Agroecosystems in China Reveals Geographic Patterns and Interfacial Virus Spillovers”为题发表于Science China Life Sciences上。

研究团队利用小RNA高通量测序和宏基因组学技术，对2022-2023两年来自黄淮海与四川两大核心产区26个地区的大豆农田生态系统的542份样品（涵盖大豆、田间杂草及周边作物，共71类植物）进行了系统分析，共鉴定出27种病毒和1种病毒相关RNA，分属12科13属，全面厘清了我国黄淮海和四川产区当前大豆田间病毒病害的种类和分布格局。结果显示，黄淮海地区以大豆症青病毒SoSGV为主，占大豆病毒检出频次的90%以上，已成为该区域最具威胁的大豆病毒病害；而四川地区则以多重病毒复合侵染为特征，部分植株可同时感染4种病毒，显示出显著的区域差异。值得关注的是，研究首次在自然条件下证实柑橘相关弹状病毒（CiaRV）和野葛花叶病毒（KuMV）可侵染大豆。此前二者分别在柑橘和野葛中被报道。本研究进一步通过媒介昆虫传毒和侵染性克隆接毒实验证实，这两种病毒能够在大豆体内复制并系统侵染，揭示了跨物种传播和寄主跳跃的真实风险。此外，研究发现种植模式与病毒流行密切相关。黄淮海地区多采用轮作模式，病毒群落相对单一；而四川及西南地区常见大豆与柑橘等果树间作，增加了病毒复合侵染、寄主跳跃和跨物种传播的风险。于此同时，研究还发现杂草可作为重要病毒库，在大豆农田生态系统病毒流行中传播发挥重要作用，例如，本研究首次探明了大豆田间常见杂草反枝苋（Amaranthus retroflexus）是大豆症青病毒SoSGV的中间寄主。

该研究不仅系统揭示了我国大豆病毒病害发生种类及地理分布格局，还明确了跨物种传播和种植模式对大豆病毒病害流行的深远影响。全面掌握大豆病毒的发生种类和流行特征，是病毒病害监测预警和抗病生物育种的基础，也为大豆间作等种植模式的科学优化提供了依据。研究成果为大豆病毒病害防控提供了关键科技支撑，对保障国家大豆产业安全和可持续发展具有重要意义。

南京农业大学植物保护学院徐梦佳（已毕业硕士）、程锐祥（博士后）为论文共同第一作者。南京农业大学农业农村部大豆病虫害防控重点实验室徐毅教授为论文的通讯作者。南京农业大学陶小荣教授、王源超教授、叶文武教授、张进教授以及中国农科院植保所周雪平教授、中国农科院作科所孙君明研究员、四川农业大学常小丽副教授、自贡市农科院杨华伟研究员、云南省农科院丁铭研究员在实验材料采集与数据分析为本研究提供了重要指导。斯洛文尼亚国家生物研究院Denis Kutnjak教授也为本研究提供了宝贵建议。研究得到了国家重点研发计划项目、科技创新2030-农业生物育种项目、江苏省杰出青年项目 及南京农业大学滨江基石人才项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1007/s11427-024-3038-x