在传统生态学研究中心，捕食者（predators）， 食饵(Prey)和竞争者（competitors）三者间的互作关系，被认为是其生物群落结构的基本组成部分。寄生性病原，在生态学研究中常常被忽略。随着全球气候变暖等环境因素的改变，媒介传播的病原（例如寨卡病毒和木薯花叶病毒）在全球大范围入侵危害，导致重大疾病的流行爆发，严重响生态系统结构，人类才开始渐渐意识到虫媒病原在生态系统中发挥的重要作用。 

　　棉花曲叶病 (Cotton leaf curl disease, CLCuD)是世界棉花产业中最重要的病害，由棉花曲叶双生病毒引起，是我国进境检疫性病毒，严重危害棉花的生长，给棉花生产带来巨大经济损失，如每年造成巴基斯坦和印度棉花产业经济损失高达十亿美元以上。在10年前，该病毒被发现由我国东南沿海多个省份入侵，感染棉花和其他多种观赏性园艺锦葵科植物，在近年来更是入侵到我国腹地，已在我国新疆等地区发现。有分析表明此病毒可能给我国棉花生产所造成的损失，直接经济损失、间接经济损失和防治费用能高达500亿元。近日，Science杂志综合子刊Science Advances 在线发表了中国科学院微生物研究所叶健研究员团队最新论文，题为Viruses mobilize plant immunity to deter nonvector insect herbivores的研究论文，揭示了该类双生病毒可以通过感染植物，影响植物—介体昆虫以及与非介体昆虫的互作关系，改变了昆虫群落结构的组成，实现其全新生态学功能。 

　　棉花曲叶病毒引起的作物病毒病害在全球的迅速入侵，是烟粉虱这种唯一全球公认的超级介体昆虫传播的双生病毒科（Geminiviridae）病毒在全球危害的一个缩影。双生病毒是一类单链环状DNA病毒，是世界上文字记载最早、种类最多的一类病毒，可以侵染番茄、棉花、小麦、玉米、木薯等多种重要经济作物。由于主要宿主作物抗病基因少，双生病毒病害具有发病率高、传播效率高、危害大、防治难等特点，在过去几十年里，由该类群病毒引起的木薯花叶病毒（cassava mosaic virus）、棉花曲叶病、番茄黄曲叶病等病害对巴基斯坦的棉花产业以及全球范围内的番茄生产造成了严重损失。叶健课题组主要致力于烟粉虱传双生毒的致病机制与作物的抗病机理研究，前期已有的研究工作揭示了双生病毒（中国番茄黄化曲叶病毒TYLCCNV）等其他RNA病毒（番茄斑萎病毒TSWV），可以通过对宿主植物MYC2介导的多种抗性途径的“胁持”，以改变植物茉莉酸途径调控的次生代谢合成，抑制植物萜类化合成，吸引介体昆虫烟粉虱，促进其与介体昆虫的间接互惠共生（Li et al., The Plant Cell, 2014; Wu et al., PLoS Pathogens, 2019）。在此项研究中，研究人员发现棉花等植物被双生病感染后，大幅度提高其抵御农业重大害虫—棉铃虫和蚜虫的能力，抗棉铃虫的能力甚至比转杀虫Bt毒基因的抗虫棉还好（如图1）。该团队同国内外科学家合作，进一步发现双生病毒利用了高等双子叶植物中保守的免疫抗性基因WRKY20调控的植物的免疫平衡制约机制（如图2），显著减少植物维管束组织（双生病毒侵染部位和烟粉虱取食部位）中抗虫化合物的积累，如芥子油苷等，促进传毒介体烟粉虱的种群增长。但是会提高非维管束组织如叶肉细胞中脂肪族芥子油苷水平，并激活植物体内阿司匹林类药物-水杨酸的产生，从而抑制棉铃虫和蚜虫—烟粉虱的主要竞争对手的生长，进一步促进了与烟粉虱的互惠共生，加速了病毒在全球范围内的入侵，造成了严重的粮食安全和生物安全问题。 

　　图1.棉花曲叶病毒感染增强棉花对棉铃虫的抗性： A烟粉虱和棉铃虫在健康棉花和感染棉花曲叶病毒棉花上存活五天后的照片；B烟粉虱在健康棉花和感染棉花曲叶病毒棉花上的存活数；C棉铃虫在健康棉花、感染棉花曲叶病毒棉花和转基因Bt棉花上体重增长情况。