【现学现卖·综述】镰刀菌中的病毒
最近为了新实验看了些文献，顺便整理一下。今天的推送是关于【镰刀菌病毒】主题的文献综合，本文相较之前写的，内容上更系统全面，不过不够深入。后面会陆续推送更详细的针对二（今天的P2）、三、七部分的文献整理，感兴趣的话可以阅读明后天或更后天的内容。
镰刀菌（Fusarium spp.）在自然界存在广泛，也是对危害严重的植物病原菌。随着近年深度测序技术和组学的发展，寄生在镰刀菌中的病毒种类丰富了起来，它们与寄主间的互作也进一步被阐明。目前在以下13种镰刀菌中发现病毒并且测定了其中完整的病毒基因组：Fusarium asiaticum, F. boothii, F. circinatum, F.coeruleum, F. globosum, F. graminearum, F. incarnatum, F. langsethiae, F. oxysporum, F.poae, F. pseudograminearum, F. solani, and F. virguliforme。
多数镰刀菌病毒都造成无症状侵染，只有少数，比如Fusarium graminearum virus 1 (FgV1), Fusarium graminearum virus-ch9 (FgV-ch9), Fusarium graminearum hypovirus 2 (FgHV2), 和Fusarium oxysporum f. sp. dianthi mycovirus 1 (FodV1)这几种真菌病毒侵染可以导致真菌弱毒力菌株产生。
下面先简单汇总镰刀菌中的真菌病毒
一、真菌病毒分类和进化
1. 分类
根据ICTV（ International Committee for Taxonomy of Viruses ）最新分类报告，真菌病毒被分为7个线性dsRNA病毒科（Chrysoviridae, Endornaviridae, Megabirnaviridae, Quadriviridae, Partitiviridae, Reoviridae, Totiviridae）和1个线性dsRNA病毒属（Botybirnavirus）；6个线性正义ssRNA病毒科（Alphaflexiviridae, Barnaviridae, Deltaflexiviridae, Gammaflexiviridae,
Hypoviridae, Narnaviridae）；1个线性反义ssRNA病毒科（Mymonaviridae），1个环状ssDNA病毒科(Genomoviridae)。目前还没有发现dsDNA真菌病毒（我找到两篇写于1983，1993的文献中说他们发现了dsDNA真菌病毒，在后面参考文献列表里，但是近年的综述都说目前没有dsDNA真菌病毒？）。
一般真菌病毒都是通过提取材料dsRNA发现的，因为在它们多数是dsRNA病毒或复制中会产生dsRNA中间体（Son et al., 2015）。提取真菌dsRNA，跑的电泳图可以显示出其中真菌病毒的多样性。
2. 进化
系统发育研究显示同一科的病毒侵染的寄主可以完全不同，比如Partitiviridae科中有的可以侵染植物，有的侵染原生动物，有的侵染真菌。
或者正义ssRNA真菌病毒Cryphonectria parasitica hypovirus 1–4 (CHV1–4), Fusarium graminearum virus 1 (FgV1)和Botrytis virus X在系统发育分析中与植物病毒亲缘关系近。
另外Sclerotinia scerotiorum RNA virus L 与侵染人类的病毒hepatitis E virus和rubi-like viruses亲缘关系较近。
对于以上的结果分析真菌病毒的起源，人们总结出两种猜想：“ancient coevolution hypothesis”即病毒与真菌长久以来的共进化；另一种“plant virus hypothesis”即真菌病毒起源于植物病毒，并且认为有些植物病毒也来源于真菌。目前真菌病毒的起源没有定论。
二、真菌病毒的传播
它们一般是通过孢子的垂直传播和通过菌丝融合的水平传播，少有可以体外传播的真菌病毒（Sclerotinia gemycircularvirus 1可以体外侵染，Yu et al., 2013，P2推送）。而且真菌病毒一般不含有运动蛋白，在植物和动物病毒中运动蛋白是必需的。
由于真菌病毒缺少体外传播途径，所以在自然环境中使用时，真菌的营养不亲和性可以很好的阻碍病毒的传播。关于真菌的营养不亲和性，目前对于C. parasitica的研究发现了与其营养不亲和性有关的几个基因（Choi et al., 2012）。
三、侵染症状
多数感染病毒的真菌是无症状的，只有一小部分病毒可以增强或减弱真菌对其寄主的致病力。正是这一小部分可以减弱真菌致病力的病毒引起了人们的关注。
由于它们缺乏体外侵染途径，所以科学家们利用构建病毒侵染性cDNA克隆、纯化病毒粒子等一系列技术，使病毒侵染无毒真菌的原生质体。这些技术加快了病毒和寄主互作的研究进程，也可以使一些真菌病毒不受真菌营养不亲和性的限制，扩大它们的寄主范围。
四、目前全基因组测序的镰刀菌病毒（Li et al. 2019-Table 1）
五、病毒对镰刀菌的影响
FgHV2
抑制菌丝生长和孢子产生，降低DON积累
FgV1
降低镰刀菌致病力，延缓菌丝生长，降低色素和DON积累
FgV-ch9
降低真菌生长速率和产孢能力，造成菌落形态和细胞质异常，降低致病力
FodV1
影响真菌表型和致病力
六、与病毒侵染相关的基因调控
对病毒侵染的真菌的蛋白质组和转录组进行分析将有助于了解真菌中受病毒感染调节的，与生长、发育和应激反应有关的蛋白质和基因，阐明真菌与病毒之间的互作。
kwon等人2009年用双向电泳结合质谱分析（Two-dimensional Electrophoresis Combined with Mass Spectrometry Analyze）研究了FgV1侵染对F. graminearum蛋白质表达的影响。
双向电泳结合质谱分析
7种蛋白质上调表达，16种蛋白质下调。尽管结果好像很多了，但是仍不足以让我们对于病毒-真菌互作有个全面的了解。于是人们用3‘瓦片阵列（3‘-tiling microarray）技术进行基因组水平的表达分析，发现了更多的表达受影响的蛋白质。而且还发现，禾谷镰刀菌被不同病毒侵染后，转录组截然不同。
基于前期蛋白研究，人们继而对敲除和过表达了过氧化物酶体蛋白（hexagonal peroxisome protein）基因（FgHex1）和二磷酸核苷酸梅基因（ FgHal2）的禾谷镰刀菌与FgV1的互作进行研究，发现这几个基因在互作中起关键作用（Son et al., 2013；Yu et al., 2015）。
为了进一步弄清FgHEX1产物与FgV1病毒RNA复制之间的关系，人们利用凝胶迁移技术（electrophoretic mobility shift assays，EMSA）分析FgHex1蛋白和FgV1基因组各个RNA片段的结合（Son et al., 2016）。
另一个造成真菌衰弱的病毒FgV-ch9侵染禾谷镰刀菌会造成真菌vr1基因（mRNA结合蛋白基因，virus response 1）下调，敲除这个基因会造成类似病毒侵染的症状。并且发现该病毒的P3蛋白就足以引起所有侵染症状（Bormann et al., 2018）。
七、真菌中RNA干扰机制对病毒侵染的应答
在真核生物中，RNA沉默（RNA silencing）或RNA干扰（RNA interference，RNAi）机制一般是抗病毒机制，主要起作用的是Dicer-like（DCL）和Argonaute-like（AGO）蛋白质家族。
真核生物中RNAi介导的基因沉默的示意图
Dicer核酸酶是一种核糖核酸内切酶，属于RNase III家族，可特异识别dsRNA，它能逐步切割由转基因、病毒感染等各种外源导入方式引入的dsRNA，将其降解为21-23bp的dsRNAs片段，每个片段的3’端都有2个碱基突出。
在真菌抗病毒机制中，Dicer酶识别病毒dsRNA，将其降解为小片段，即vsRNAs（virus-derived small RNAs）。vsRNAs在Argonaute蛋白作用下形成效应复合体（effector complex），即RNA诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC）。vsRNA的一条链被降解，另一条导链帮助RISC定位到同源病毒RNA，随后这段病毒RNA被降解。
对应的，病毒也发展了一系列应对RNA沉默的机制，比如RNA沉默的病毒抑制子（viral suppressors of RNA silencing，VSR）。这个在栗疫病病原菌Cryphonectria parasitica和它的hypovirus互作体系中研究较多，Fusarium graminearum与其多种真菌病毒的互作研究近年也越来越多。
主要参考文献
Bormann, Jörg, et al. "Expression of a structural protein of the mycovirus FgV-ch9 negatively affects the transcript level of a novel symptom alleviation factor and causes virus infection-like symptoms in Fusarium graminearum."Journal of Virology92.17 (2018).
Choi GH, Dawe AL, Churbanov A, Smith ML, Milgroom MG, et al. (2012) Molecular characterization of vegetative incompatibility genes that restrict hypovirus transmission in the chestnut blight fungus Cryphonectria parasitica. Genetics 190: 113–127. doi: 10.1534/genetics.111.133983 PMID: 22021387
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Son M, Yu J, Kim K-H (2015) Five Questions about Mycoviruses. PLoS Pathog 11(11): e1005172. doi:10.1371/journal.ppat.1005172
Son, Moonil, Hoseong Choi, and Kook-Hyung Kim. "Specific binding of Fusarium graminearum Hex1 protein to untranslated regions of the genomic RNA of Fusarium graminearum virus 1 correlates with increased accumulation of both strands of viral RNA." Virology489 (2016): 202-211.
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