稻曲病菌和水稻纹枯病菌真菌病毒的研究进展

黄晓彤，何桢锐，舒灿伟，周而勋

稻曲病菌和水稻纹枯病菌真菌病毒的研究进展

黄晓彤，何桢锐，舒灿伟，周而勋*

（华南农业大学 植物保护学院/广东省微生物信号与作物病害防控重点实验室，广东 广州 510642）

由稻绿核菌（）和立枯丝核菌（）引起的稻曲病和水稻纹枯病是水稻上的2种重要真菌病害。真菌病毒是一类以真菌和卵菌为寄主的病毒，一些引起寄主真菌低毒力的真菌病毒具有生防潜力，可用来防治植物真菌病害。评述了从稻曲病菌和水稻纹枯病菌中分别发现并完成测序的13种和8种真菌病毒的形态结构和特征，旨在全面了解这些真菌病毒的全貌，为将来的生防利用和进一步的深入研究提供参考资料。

水稻病害；稻绿核菌；立枯丝核菌；真菌病毒；生物防治

真菌病毒（mycovirus或fungal virus）在几乎所有真菌的主要分类群中均广泛存在[1-2]，并持续感染真菌寄主，通常不会引起寄主真菌任何可辨别的表型变化[3]。然而，已知一些真菌病毒会引起寄主真菌的表型改变，并使寄主真菌的致病力减弱（低毒力）[4-5]，它们可被用于植物真菌病害的生物防治。国际病毒分类委员会（ICTV）将已发现的真菌病毒划分为17个类群，包括16个科和1个不包括在科内的独立属，根据基因组类型可分为8个双链RNA（double stranded RNA，dsRNA）病毒科、6个单股正链RNA（positive single stranded RNA，(+) ssRNA）病毒科、1个单股负链（negative single stranded RNA, (-)ssRNA）病毒科、1个环状单股DNA（single stranded DNA，ssDNA）病毒科[6]。真菌病毒自20世纪60年代首次报道以来，许多种类已被鉴定，极大地扩展了人们对病毒多样性的认识，并为真菌病毒的进化和生态以及它们与寄主真菌的相互作用研究提供了丰富的资源。

稻曲病菌的无性态为无性真菌类、绿核菌属的绿核菌（），有性态为子囊菌门、麦角菌属的稻麦角菌（）[7]。稻曲病菌侵染水稻花器引起稻曲病（rice false smut），稻穗上形成墨绿色稻曲球为该病的典型症状[8]。稻曲病广泛分布于亚洲、非洲、南美洲以及欧洲等地的水稻主产区国家，在亚洲国家发生尤为严重[9]。目前，稻曲病已上升为中国水稻产区主要真菌病害，成为水稻的新三大病害之一[10]。稻曲病的发生不仅影响水稻产量和品质，而且稻曲病粒中还含有对人畜有害的毒素，威胁人类的身体健康[11-12]。

水稻纹枯病菌的无性态为无性真菌类、丝核菌属的立枯丝核菌（），有性态为担子囊菌门、亡革菌属的瓜亡革菌（）[13]。立枯丝核菌是多核丝核菌中最广为人知的物种，根据菌丝融合状况，可分为14个融合群，而水稻纹枯病菌主要属于其中的AG1群的IA亚群，即AG1 IA[14-15]。作为一种土传病原菌，立枯丝核菌具有广泛的地理分布和寄主范围，可侵染43科263种植物，引起严重的植物病害，导致重大的经济损失[16-17]。水稻纹枯病主要为害水稻叶鞘，也为害叶片、茎秆和稻穗，可使谷粒厚度、宽度减小，成熟度降低，千粒质量下降，粘度、味度值降低，从而导致水稻的产量和品质下降[18-19]。

近年来，越来越多的真菌病毒被鉴定，真菌病毒作为一种具有生防潜力的微生物资源，已成为植物病理学研究的热门领域。本文对稻曲病菌和水稻纹枯病菌中已发现的、并获得全基因组序列和已命名的真菌病毒进行归纳总结，并指出稻曲病菌和水稻纹枯病菌真菌病毒研究中存在的问题，为今后的研究和利用提供参考。

1 稻曲病菌中的真菌病毒

1.1 Ustilaginoidea virens RNA virus 1（UvRV1）

从来自湖北的稻曲病菌JYH-ZT菌株中，提取到的最大的dsRNA片段（dsRNA1）的长度为5 567 bp，并且具有2个由五核苷酸UAAUG连接的连续开放阅读框（open reading frame，ORF）。这种重叠的五核苷酸是单分体病毒科（Totiviridae）成员中常见的特征。ORF1的长度为2 175 bp，编码725个氨基酸（amino acid，aa）的病毒衣壳蛋白（coat protein，CP），76.189 ku。ORF2长度为2 478 bp，编码1种826个氨基酸的RNA依赖RNA聚合酶（RNA dependent RNA polymerase，RdRp），91.629 ku。系统发育分析表明，dsRNA1属于维多利亚病毒属（）的1个新成员，被称为UvRV1[20]。

1.2 Ustilaginoidea virens RNA virus 2（UvRV2）

在稻曲病菌HNHS-1菌株中检测到4种新的dsRNA分子，为dsRNA1-4。dsRNA1的完整核苷酸序列长度为5 142 bp，包含ORF1和ORF2，编码蛋白的分子量分别为82 ku和91 ku。ORF1编码CP，ORF2编码的蛋白与单分体病毒科（Totiviridae）病毒的RdRp相关。5'-非翻译区（untranslated region，UTR）和3'-UTR分别长273 bp和67 bp。RdRp氨基酸序列的多重比对表明，dsRNA1属于新的真菌病毒，命名为UvRV2。系统发育分析表明，UvRV2与维多利亚病毒属（）成员紧密聚集，但形成1个不同的分支。通过透射电子显微镜观察到，在仅含有dsRNA1片段的HNHS-1传代培养单孢子分离物（HNHS-1-R1）中，发现直径约为40 nm的等轴病毒粒子[21]。

1.3 Ustilaginoidea virens RNA virus 3（UvRV3）

从Uv0901病毒株中分离的dsRNA-L2的完整基因组序列长5 075 bp，该序列包含2个重叠的ORF，ORF1和ORF2的分子量分别为79.7 ku和91.8 ku，并分别与单分体病毒科（Totiviridae）的CP和RdRp有显著的相似性。由ORF1编码的推定CP的碳末端有1个富含脯氨酸的区域，该区域为单分体病毒科（Totiviridae）的许多病毒所共有[22]。在dsRNA-L2连接2个ORF的五核苷酸UAAUG的上游，即CP终止子下游附近，发现1种常在维多利亚病毒属（）中出现的假结（pseudoknot）结构[23]，与RdRp翻译的重启有关。同源性研究和系统发育分析表明，dsRNA-L2是维多利亚病毒属（）的新成员，命名为UvRV3[24]。

1.4 Ustilaginoidea virens RNA virus 4 (UvRV4)

从稻曲病菌GX-1菌株中提取出的dsRNA-M的大小为2 714 bp，GC含量为59%，它含有1个1 506 bp的ORF，编码1个由501-aa的蛋白（56.703 ku），为病毒RdRp。5'-UTR和3'-UTR长度分别为731 bp和478 bp，可以折叠成1个潜在的茎环结构。dsRNA-M中没有检测到与RdRp片段大小相似的其他病毒相关片段。因此，该dsRNA-M被命名为UvRV4。系统发育分析表明，UvRV4和病毒RsRV1、FgV4、HetRV6、CpBMV1和CThTV在未分类的1个群中聚集。该病毒群明显不属于双分体病毒科（Partitiviridae），也不同于马铃薯Y病毒科（Potyviridae）。此外，在稻曲病菌GX-1菌株中，还发现了至少3种真菌病毒，包括UvRV-1和其他至少2种未获得完整序列的真菌病毒[25]。

1.5 Ustilaginoidea virens RNA virus 5 (UvRV5)

在稻曲病菌F10-338菌株中反复发现了大小为5.3 kb的dsRNA片段，长度为5 221 bp，GC含量为61.3%。该dsRNA含有2个重叠ORF，ORF1起始于314 bp，终止于2 584 bp，编码1种分子量为79.2 ku的756-aa蛋白；ORF2的位置从2 584 bp到5 166 bp，预测编码1个由860-aa组成的93.4 ku蛋白质。同源性搜索表明，ORF1和ORF2的推导氨基酸序列分别与单分体病毒科（）病毒的CP和RdRp具有高度的同一性，且基于RdRp的系统发育分析表明，这个dsRNA片段是新的维多利亚病毒属（）病毒基因组的组成部分，将其命名为UvRV5[26]。

1.6 Ustilaginoidea virensRNA virus 6（UvRV6）

UvRV6是从稻曲病菌GZ-14-07菌株中提取到的，全长5 043 bp，GC含量为48.8%。ORF1起始于222 bp，终止于2 505 bp，全长2 280 bp，含760-aa（79.6 ku），编码CP。ORF2起始于2 502 bp的AUG密码子，终止于4 991 bp，全长2 385 bp，含有830-aa（91.5 ku），编码RdRp。5'-和3'-UTR长度分别为222 bp和52 bp。5'末端是GGGCU，3'末端是CAUCG，与其他病毒相比，没有相同的地方，显示了UvRV6在基因组结构上的独特性。系统发育分析表明，UvRV6与其他的单分体病毒科（Totiviridae）、维多利亚病毒属（）的病毒成员汇集在一起。UvRV6的2个ORF重叠区域是四核苷酸（AUGA），在AUGA序列上游存在1个H型的假结结构，能启动1种叫翻译终止后又重新启动（termination and reinitiation）翻译的机制，使ORF1和ORF2融合成1个大的ORF。而维多利亚病毒属（）的其他病毒成员的ORF重叠区域则是五核苷酸（UAAUG）[27]。

1.7 Ustilaginoidea virenspartitivirus 1 (UvPV-1)

从稻曲病菌JYH-ZT菌株中提取到4种dsRNA，其中Uv-dsRNA1（1 775 bp）和Uv-dsRNA2（1 588 bp）分别编码RdRp和CP。Uv-dsRNA1的ORF（65–1682 bp）编码1种538-aa残基的多肽，分子量为62 ku。Uv-dsRNA2的ORF（102–1 410 bp）对应于1个435-aa的蛋白质，分子量为47 ku。Uv-dsRNA1和Uv-dsRNA2在5'端发现了保守核苷酸基序(CGCAAAA/T)。根据系统进化树，Uv-dsRNA1和Uv-dsRNA2片段属于双分体病毒属（）的一个新成员，命名为UvPV-1。UvPV-1和UvRV1在单一菌株JYH-ZT中被发现，两种病毒的共存很可能是由于双分体病毒和维多利亚病毒的共同感染[28]。

1.8 Ustilaginoidea virenspartitivirus 2 (UvPV2)

从稻曲病菌Uv0901菌株中提取到的dsRNA-M和dsRNA-S的完整序列，长度分别为1 712 bp和1 352 bp。dsRNA-M包含一个ORF，编码529-aa残基的蛋白质，分子量为60 ku，5' -UTR为42 bp，3' -UTR为80 bp。dsRNA-S中的5'-和3'-UTR，分别为96 bp和127 bp，ORF编码375-aa的蛋白质，分子量为41.7 ku。由dsRNA-M编码的蛋白质与双分体病毒科（Partitiviridae）中的几种病毒的RdRp具有高度显著的相似性。因为dsRNA-S编码的蛋白质中没有跨膜结构域，所以dsRNA-S可能编码1种非分泌性蛋白质。尽管dsRNA-S编码蛋白质与双分体病毒的CP蛋白序列没有统计学上的显著匹配，但它的三级结构预测表明，dsRNA-S的某些结构域可能与病毒的CP结构域相似，使它们可能具有CP的功能。2个dsRNA片段为1种新病毒的基因组，该病毒与新提出的γ-双分体病毒属（）相关，命名为UvPV2（原名为UvPV2-Uv0901）[29]。

1.9 Ustilaginoidea virens partitivirus 3 (UvPV3)

从稻曲病菌HP-30菌株中发现的病毒UvPV3（原名为UvPV2）的完整基因组被分成2个片段，命名为UvPV3-1和UvPV3-2。UvPV3-1和UvPV3-2的长度分别为2 112 bp和2 082 bp，GC含量分别为49.7%和53.2%。UvPV3-1和UvPV3-2的正链的5'-UTR分别长151 bp和218 bp。UvPV2-1具有从151 bp到2 038 bp的ORF，编码具有628-aa残基和72.2 ku分子量的蛋白质，与双分体病毒科（Partitiviridae）病毒的RdRP最密切相关。UvPV2-2的序列包含1个编码539-aa蛋白的ORF，分子量为58.5 ku。系统进化分析表明，UvPV3为双分体病毒属（）的新成员[30]。

1.10 Ustilaginoidea virens partitivirus 4（UvPV4）

在稻曲病菌HNHS-1菌株中检测到的4种dsRNA中的dsRNA2的基因长度为1 711 bp，包含1个从59 bp到1 627 bp的ORF，编码一种由522-aa组成的蛋白质，推断分子量为60 ku。dsRNA2的ORF的预测蛋白产物与双分体病毒科（Partitiviridae）病毒的RdRp相似。并且在dsRNA2的RdRp片段中发现了dsRNA真菌病毒的RdRp的特征的几个保守基序。系统发育分析表明，dsRNA2与γ-双分体病毒属（）成员密切相关。dsRNA3的核苷酸序列长1 423 bp。序列分析表明，dsRNA3含有1个从154 bp到1 269 bp的ORF，编码分子量为41 ku的蛋白质，该蛋白与基因库数据库中已知的CP没有显著的相似性。5'-和3'-UTR分别为长153 bp和154 bp，dsRNA2和dsRNA3的5'-UTR的多重比对表明，两者具有高水平的序列相似性，表明dsRNA2和dsRNA3具有共同的病毒来源。并且dsRNA2和dsRNA3可以通过分生孢子共同传递（co-transmitted）。因此，认为dsRNA2和dsRNA3构成了双分体病毒的基因组，将其命名为UvPV4。UvPV4 与UvRV2 共同侵染稻曲病菌HNHS-1菌株[21]。

1.11 Ustilaginoidea virens nonsegmented virus 1（UvNV-1）

在稻曲病菌GX-10菌株中发现了新的病毒UvNV-1，其完整基因组长度为3 768 bp，GC含量为59%。ORF1的长度为513 bp，编码1种171-aa的蛋白质（19.4 ku）。ORF2长度为2 028 bp，编码1个676-aa的蛋白质（75.7 ku）。Uv-dsRNA的2个ORF相隔178 bp。Uv-dsRNA的5'-和3'-UTR分别为741 bp和296 bp，可以折叠成1个潜在的茎环结构。这种病毒可能通过+1程序性核糖体移码机制（+1 Programmed Ribosomal Frameshifting，+1 PRF）来表达其病毒基因组。序列搜索表明，ORF1仅与西弗威克汉姆酵母（）编码的蛋白BN7_5177具有相似性。说明在长时间的进化过程中，UvNV-1的片段可能向西弗威克汉姆酵母的核基因组进行了水平基因转移。系统发育关系表明，ORF2与苔藓线粒体相关的dsRNA的RdRp最相似，但在稻曲病菌的线粒体中并没有发现UvNV-1，说明在UvNV-1的进化过程中，可能发生了病毒从细胞质向线粒体的水平转移。UvNV-1基因组结构类似于单分体病毒科（Totiviridae）和Amalgamaviridae科。然而，UvNV-1在进化上与现存的双分体病毒科（Partitiviridae）密切相关。所有证据共同表明，UvNV-1属于1个新的分类单元，该分类单元尚未建立[31]。

1.12 Ustilaginoidea virens nonsegmented virus 2（UvNV-2）

从稻曲病菌GZ-2菌株中发现的病毒UvNV-2，cDNA长度为2 887 bp，GC含量为58.8%。包含2个ORF，ORF1长度为561 bp，编码1个186-aa的蛋白质（20.06 ku），ORF2长度为2 394 bp，编码797-aa的蛋白质(89.42 ku)。这2个ORF重叠了340 bp。ORF2可能通过+1 PRF与ORF1一起表达，将产生分子量为104.3 ku的Gag-Pol蛋白。UvNV-2和UvNV-1基因组结构相似，但它们在基因组结构和长度上表现出差异。UvNV-2（2 887 bp）的完整序列比UvNV1（3 768 bp）短得多。此外，UvNV-2的5'-和3'-UTR非常短，分别为10 bp和62 bp。经系统发育分析发现，UvNV-2与UvNV-1等形成1个独立的分支，属于一个未分类的类似双分体病毒科（Partitiviridae）的病毒，不同于Amalgaviridae科和单分体病毒科（Totiviridae）的成员[32]。

1.13 Ustilaginoidea virens unassigned RNA virus HNND-1（UvURV-HNND-1）

从1株中国稻曲病菌菌株中发现了1种真菌病毒UvURV-HNND-1。UvURV-HNND-1全基因组长度为2 903 bp，GC含量为58.3%，包含2个间距为275 bp的ORF。5'-和3'-UTR分别为33 bp和72 bp。ORF1编码1种314-aa的蛋白质，分子量为33.8 ku。在该蛋白中还未检测到假定的保守结构域。ORF2，从1 254 bp到2 831 bp，编码由525-aa组成的59.5 ku蛋白质。ORF2编码的蛋白质中存在一个保守的dsRNA真菌病毒RdRp特有的基序。RdRp结构域的进化树显示，UvURV-HNND-1与AlRV1和UvRV4被分在1个簇中，其接近于未分类的病毒簇，但与双分体病毒科（Partitiviridae）和单分体病毒科（Totiviridae）中的真菌病毒有远缘关系[33]。

2 水稻纹枯病菌中的真菌病毒

由于立枯丝核菌中已发现的真菌病毒数量庞大，所以本文只归纳了从水稻中分离到的立枯丝核菌（水稻纹枯病菌）中发现的真菌病毒。

2.1 Rhizoctonia solanidsRNA virus 1（RsRV1）

水稻纹枯病菌B275菌株，生长速度较慢，致病力较弱。RsRV1在B275菌株中被发现，由2个dsRNA基因组片段组成（RsRV1-1和RsRV1-2），长度分别为2 379 bp和1 811 bp，GC含量分别为54.85%和56.32%。RsRV1-1包含ORF1，具RdRp结构域，编码1种692-aa的蛋白质，分子量为78.7 ku。而RsRV1-2包含ORF2，起始于116 bp，终止于1 513 bp，能编码1种多功能蛋白质，分子量为51.78 ku，含465-aa。5'-和3'-UTR在RsRV1-1中长度分别为131 bp和169 bp，在RsRV1-2中长度分别为115 bp和298 bp。RsRV1的基因组结构与双分体病毒科（Partitiviridae）的成员相似。然而，系统发育分析表明，RsRV1与其他3种未分类的病毒形成了1个不同的分支，表明RsRV1属于dsRNA真菌病毒的1个新科[34]。

2.2 Rhizoctonia solaniRNA virus HN008 (RsRV-HN008)

从水稻纹枯病菌HN008菌株中发现的病毒RsRV-HN008的基因组（7 596 bp）包含2个不重叠的ORF（ORF1和ORF2）。ORF1位于39 bp至3 578 bp，编码1种128 ku的蛋白质。ORF2位于3 636 bp至7 346 bp，编码1种分子量为140 ku的蛋白质，与感染担子菌的病毒Rosellinia necatrix megabirnavirus 1/W779（RnMRV1）、Rhizoctonia fumigata mycovirus（RfMV）、Phlebiopsis gigantea mycovirus dsRNA 1（PgV1）和Lentinula edodes mycovirus HKB（LeV-HKB）的未分类的dsRNA病毒的RdRp具有低百分比的序列同一性。这些病毒可能很早以前就寄生在它们各自的寄主中。RsRV-HN008的基因组与RfMV、PgV1和LeV-HKB一样包含2个dsRNA片段，但却与只含有单片段dsRNA的RnMRV1关系最密切。在RfMV、PgV1和LeVHKB各自的ORF1上发现了1个NUDIX结构域（pfam00293），在RsRV-HN008中却没有这个结构域，尽管它们的RdRp之间具有序列相似性，但这些病毒可能会聚集成1个新的病毒科[35]。

2.3 Rhizoctonia solani dsRNA virus 3 (RsRV3)

从水稻纹枯病菌A105菌株中分离得到1种新型真菌病毒RsRV3，基因组由dsRNA1（1 890 bp）和dsRNA2（1 811 bp）组成。dsRNA1有1个ORF，编码RdRp，分子量为68.78 ku。dsRNA2包含1个完整的ORF，编码1种含513-aa的CP，分子量为55.71 ku；还包含1个从1 651 bp开始的不完整的小ORF。dsRNA1的5'-和3'-UTR的长度分别为74 bp和66 bp，而dsRNA 2的5'-和3'-UTR的长度分别为104 bp和64 bp。此外，dsRNA1和dsRNA2的5′-UTR高度保守，表明它们可能在dsRNA的复制周期和病毒粒子的包装中起重要作用。纯化的RsRV3病毒粒子是球形等轴的，用透射电子显微镜测量直径约为20 nm。系统发育分析表明，RsRV3属于双分体病毒科（Partitiviridae）、a-双分体病毒属（）的新成员[36]。

2.4 Rhizoctonia solanipartitivirus 2（RsPV2）

从水稻纹枯病菌GD-11菌株中分离得到真菌病毒RsPV2。RsPV2基因组由2个dsRNA片段组成，长度分别为2 020 bp（dsRNA-1）和1 790 bp（dsRNA-2），每个片段都有1个ORF。dsRNA-1基因组在其正链上含有1个起始于89 bp，终止于1 960 bp的ORF1，编码1种分子量为72.59 ku的623-aa蛋白质。序列搜索表明，ORF1编码RdRp，且结构域包含6个保守基序。dsRNA-2的序列包含ORF2，起始于108 bp，终止于1 577 bp。编码的蛋白含489-aa，分子量为53.27 ku。序列搜索表明，ORF2的推导氨基酸序列与病毒CP具有较高的序列同一性。2个dsRNA的5'-和3'-UTR在dsRNA-1中长度分别为88 bp和60 bp，在dsRNA-2中长度分别为107 bp和213 bp，分别形成茎环结构。系统发育分析表明，这种新的病毒种RsPV2为双分体病毒科（Partitiviridae）、a-双分体病毒属（）的成员。将纯化的RsPV2病毒粒子导入水稻纹枯病菌的无病毒强致病力菌株GD-118的原生质体中，得到1种衍生的等基因菌株GD-118T。GD-118T在PDA平板上菌丝更细，菌核更少更小，色素沉着更深，并导致菌核干质量下降。接种水稻叶片后，GD-118T引起的平均病斑面积较小。以上结果表明，RsPV2能诱导水稻纹枯病菌菌株的低毒力，具有生防潜力[37]。

2.5 Rhizoctonia solani partitivirus 3（RsPV3）和RsPV4

水稻纹枯病菌HG81菌株在PDA培养基上表现出异常的菌落形态，生长速率较慢，产生的菌核较少。从HG81菌株的菌丝体中直接提取到5种不同的dsRNA片段，其中dsRNA1和dsRNA2为两组不同真菌病毒的基因组。dsRNA1片段包含2个dsRNA片段，S1-dsRNA2和S2-dsRNA1，大小分别为1 993 bp和1 733 bp。dsRNA2由另外2个dsRNA片段组成，S1-dsRNA1和S2-dsRNA2，大小分别为1 981 bp和1694 bp。这4个片段的5'-UTR大小分别为92 bp（S1-dsRNA1）、110 bp（S1-dsRNA2）、78 bp（S2-dsRNA1）和121 bp（S2-dsRNA2），而3'-UTR长度分别为47 bp（S1-dsRNA1）、165 bp（S1-dsRNA2）、28 bp（S2-dsRNA1）和136 bp（S2-dsRNA2）。5'-和3'-UTR可以折叠成1个潜在的茎环结构，可能参与了这些基因组片段的复制周期。来自S1-dsRNA1和S1-dsRNA2的ORF分别编码616-aa和623-aa的两种蛋白质，它们各自包含1个保守的RdRp结构域。来自S2-dsRNA1和S2-dsRNA2的ORF编码CP，S1-dsRNA2为485-aa，S2-dsRNA2为478-aa。因此，S1-dsRNA1和S2-dsRNA1是一个真菌病毒（RsPV3）的基因组，S1-dsRNA2和S2-dsRNA2是另一个真菌病毒（RsPV4）的基因组。在透射电子电镜下观察到均一的、球形等轴的病毒粒子，直径约25 nm。系统发育分析表明，RsPV3和RsPV4均为双分体病毒科（Partitiviridae）、a-双分体病毒属（）的成员。目前尚未知道RsPV3和RsPV4是否是导致水稻纹枯病菌HG81菌株低毒力的原因[38]。

2.6 Rhizoctonia solanipartitivirus 5（RsPV5）

RsPV5真菌病毒分离自水稻纹枯病菌C24菌株，基因组由两段dsRNA组成，dsRNA-1长1 899 bp，GC含量为45.98%，并含有ORF1，起始于76 bp，终止1 830 bp。ORF1编码1种68.7 ku的584-aa的蛋白质，含有RdRp特有的序列保守基序。dsRNA-1的5'-和3'-UTR长度分别为75 bp和69 bp组成。dsRNA-2长度为1 787 bp，GC含量为52.20%，含有1个起始于81 bp并终止于1 622 bp的ORF2。dsRNA-2编码1种513-aa的CP，分子量为55.5 ku。dsRNA2的5'-和3'-UTR长度分别为80 bp和165 bp。系统进化树分析表明，RsPV5是双分体病毒科（Partitiviridae）、a-双分体病毒属（）的新成员[39]。

2.7 Rhizoctonia solaniendornavirus 1（RsEV1）

水稻纹枯病菌GD-2菌株与强毒株相比，其生长速度较慢，致病性降低。从中分离到1种RsEV1病毒，该病毒仅由1个长度为19 936 bp的dsRNA片段组成，该片段是迄今为止已报道的最长的内源病毒（endornavirus）基因组。dsRNA的5'-和3'-UTR长度分别为9 bp和50 bp。RsEV1基因组包含2个ORF，与普通的只包含1个ORF的内源病毒不同。ORF1和ORF2之间有1个278 bp的基因间间隔区。ORF1起始于10 bp，终止于16 624 bp，编码1种5538-aa蛋白质，分子量为624.91 ku。序列分析表明，ORF1中存在2个蛋白质结构域，糖基转移酶1（glycosyltransferase 1，GT1）和RdRp，GT结构域在真菌病毒和植物病毒中并不常见。多重蛋白质比对表明，RdRp结构域包含4个保守基序(A到D)，但缺少其他内源病毒中存在的第5个基序（E），说明它很可能是病毒与寄主真菌共同进化的结果。ORF2起始于16 901 bp，终止于19 886 bp，编码一种995-aa的蛋白质，分子量为113.23 ku。根据基因组特征和系统发育分析，RsEV1是一种新的内源病毒科（Endornaviridae）、内源病毒属（）的RNA病毒。作者进一步比较了在相同条件下生长的2个等基因菌株GD-118P和GD-118P-V1（含病毒dsRNA）的菌落形态。结果表明，GD-118P-V1在PDA平板上具有更薄的菌丝体、更小的菌核和更深的色素沉着。RsEV1的感染降低了菌株GD-118P-V1的菌丝生长，并导致菌核干质量增加。由GD-118P-V1引起的平均病斑面积也小于由GD-118P引起的平均病斑面积，表明RsEV1病毒在侵染GD-118P-V1菌株时诱导了该菌株的低毒力。代谢组学分析表明，GD-118P与其等基因弱毒株GD-118P-V1之间有32种代谢产物差异表达。差异代谢产物主要分为有机酸、氨基酸、碳水化合物和能量代谢的中间产物。水平传播实验表明，RsEV1可以从寄主真菌GD-2菌株传播到强毒株GD-118P中。RsEV1的侵染导致了寄主真菌的氨基酸代谢、蛋白质合成和TCA循环的紊乱，并引起了低毒力[40]。

3 问题与展望

若要把真菌病毒用作生防因子来减轻植物真菌病害，真菌病毒的传播问题是一个无法忽略的首先要解决的问题[41]。真菌病毒的寄主要控制在有限的范围内，以及在目标寄主群体中建立和传播的能力，才有机会成为一种潜在的生物防治制剂[42]。水平传播通常与生物防治制剂的覆盖范围有关，这关系到生物防治效率的提高[43]。而垂直传播可能是在病毒和寄主互利共生的情况下进化而来的[44]。近年来，真菌病毒体外传播的途径被陆续发现。在稻瘟病菌中发现一种产黄青霉病毒属（）的真菌病毒MoCV1，其病毒粒子能够以发酵液为介质侵染稻瘟病菌菌株[45]。在核盘菌中发现的双生病毒科（Geminiviridae）的ssRNA病毒SsHADV-1可借助PDA培养基和叶片进行侵染[46]。SsHADV-1甚至可以被取食真菌的昆虫携带，并传播到无病毒菌落，直接侵染核盘菌[5]。低毒真菌病毒体外传播途径的发现，给真菌病毒在田间的应用提供了可能性，但更多的体外传播途径和传播机制仍需要进一步挖掘。

不同的真菌寄主可能具有不同的真菌病毒感染频率，对多种真菌进行dsRNA筛选的研究表明，不同真菌感染的频率各不相同[1]。但在稻曲病菌中，真菌病毒感染的发生率要高得多，几乎所有被测的稻曲病菌菌株都含有dsRNA[25-26]。稻曲病菌的厚垣孢子能够萌发并产生次生分生孢子，这使真菌病毒通过厚垣孢子在田间传播成为可能[47]。并且由厚垣孢子组成的稻曲菌球可通过人类长距离迁移以获得更广泛传播。这些原因可能导致了稻曲病菌被真菌病毒的高频率感染。一些寄主真菌在感染真菌病毒后会表现出菌丝生长减少、毒力减弱，导致传播能力和存活率降低，具有生防利用前景[1]。稻曲病菌中感染真菌病毒的高频率可能会揭示一些关于真菌寄主和真菌病毒之间长时间共同进化的线索，以阐明病毒是如何进化成无症状感染的[26]。

但即使稻曲病菌中发现了真菌病毒的高频率侵染，但导致稻曲病菌低毒力的真菌病毒却很少。迄今为止，已在立枯丝核菌中发现了约100种病毒，包括dsRNA病毒（21种）、(+)ssRNA（84种）病毒和(-)ssRNA病毒（5种），以及一些未分类的RNA病毒[48]。而其中从水稻纹枯病菌中分离到且导致低毒力的真菌病毒也仅有两个，即RsPV2和RsEV1，均为作者实验室发现的[48]。这些真菌病毒转染的菌株在PDA平板上菌丝更细，菌核更少和更小，色素沉着更深。接种后引起的水稻叶片上的平均病变面积小于不带毒菌株，表明它们在病毒转染的菌株中诱导了低毒力[37,40]。这些与弱毒相关的真菌病毒的发现，为广泛利用真菌病毒防治作物真菌病害提供了可能，并为将来获得毒性低、亲和性范围广、传递低毒性功能强并且能适应自然环境的工程菌株奠定了基础。

真菌可受到一种真菌病毒的单独侵染，也可受到多种真菌病毒的复合侵染，也就是说同一真菌菌株可同时感染两种或两种以上的真菌病毒[49]。真菌病毒混合侵染存在普遍性，侵染稻曲病菌不同菌株的同种病毒的序列存在多样性，但是与菌株的地理来源没有关系[50]。虽然真菌病毒的复合侵染在立枯丝核菌中并不少见，例如从烟草中分离到的立枯丝核菌中至少发现了3种新的真菌病毒(RsPV6-8)共同侵染[51]，但在侵染水稻的立枯丝核菌（水稻纹枯病菌）中尚未有发现这种现象。共同侵染同一寄主的真菌病毒之间是否存在相互作用，寄主真菌和真菌病毒的互作方式是什么样的，这些问题还不清楚，需要进一步的深入研究。

近年来，越来越多的dsRNA真菌病毒被发现，但与已报道的病毒的序列同源性差异较大，尚不能归属于已有的分类单元，因而需要建立一些新的分类单元（如科、属等）以容纳之。许多在进化树中聚在一起的未分类病毒，并不一定具有相似的基因组结构，或基因组结构与已知科属的病毒成员相似。例如，作者实验室发现的新型真菌病毒RsRV1，虽然基因组结构与双分体病毒科（）成员相似，但进化树清楚地将RsRV1放在1个包含FgV-4、CttV和HRV6等未分类的真菌病毒的不同簇中[34]，这些未分类的真菌病毒可能会集成1个新的病毒家族。而且，在稻曲病菌和水稻纹枯病菌中，仍未发现除dsRNA病毒以外的其他类型的真菌病毒，在病毒的多样性方面还需要作进一步的研究。

除了发现新病毒之外，未来对真菌病毒的研究需要关注真菌病毒与寄主相互作用的分子机制，并提供对真菌病毒传播机制的更好理解。另外，真菌病毒在细胞外的传播载体对真菌病毒的田间生防应用可能起着关键作用，在未来应进行更广泛的深入研究。

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Advances in Mycoviruses ofand

HUANG Xiaotong, HE Zhenrui, SHU Canwei, ZHOU Erxun*

(Guangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Signals and Disease Control/College of Plant Protection, South China Agricultural University, Guangdong 510642, China)

Rice false smut and rice sheath blight, caused byand, respectively,are two important fungal diseases of rice. Mycoviruses are a kind of viruses that take fungi and oomycetes as hosts. Some mycoviruses that cause hypovirulence of host fungi have the biocontrol potential and can be used to control plant fungal diseases. In this paper, the morphological structures and characteristics of 13 and 8 mycoviruses identified and sequenced fromand, respectively, were reviewed, so as to comprehensively understand the panorama of these mycoviruses, and provide references for future biocontrol utilization and further researches.

rice diseases;;; mycoviruses; biocontrol

S435.111.4

2021-05-06

2021-05-21

国家自然科学基金项目（32072363）

黄晓彤（1998—），女，硕士生，主要从事植物病理学研究，huangxiaotong98@163.com；*通信作者：周而勋，教授，博士，博士生导师，exzhou@scau.edu.cn。

A

2095-3704（2021）02-0105-09

黄晓彤, 何桢锐, 舒灿伟, 等. 稻曲病菌和水稻纹枯病菌真菌病毒的研究进展[J]. 生物灾害科学, 2021, 44(2): 105-113.