日本的国立研究开发法人农业・食品产业技术综合研究机构（National Agriculture and Food Research Organization，NARO，简称农研机构）生物机能利用研究部门昆虫利用技术研究领域的高级研究员阴山大辅等人和爱媛大学的研究团队，与京都大学、群马大学和国立药品食品卫生研究所共同发表的研究成果显示，在与昆虫共生的病毒中发现了杀雄基因。研究人员在仲白颜果蝇中发现雄性卵不会孵化的种群。通过分析该种群，发现该现象与仲白颜果蝇共生的分体病毒科的病毒所携带基因有关。这一研究成果有望推动昆虫与病毒相互作用的研究，并应用于害虫防治。相关研究成果已刊登在国际学术期刊《Nature Communications》3月13日号上。

从仲白颜果蝇中发现杀雄病毒的致病基因（基因4）。单独在黑腹果蝇中人工表达相同基因后出现杀雄现象（供图：农研机构）

昆虫的细胞内存在多种母婴传播的微生物。例如，已知在昆虫细胞内共生的细菌毕梯斯沃巴契亚体（Wolbachia pipientis）会在胚胎阶段只杀死雄性昆虫，或通过引起雄性个体的雌性化来对宿主进行生殖操纵。

2017年，农研机构和爱媛大学的研究团队发现了生存在日本寒冷地区、只有雌性孵化（雄性在卵期死亡）的仲白颜果蝇种群。由于仅遗传雌性，具有传染性，抗生素无效，并且无法通过PCR（聚合酶链反应）检测到，因此当时得出了原因不是细菌的结论。

此次研究团队尝试通过对仲白颜果蝇发生杀雄作用的种群（杀雄种群）和正常种群的涵盖全RNA（核糖核酸）分析（RNA-seq analysis，转录组测序数据分析）来阐明原因。

结果发现，只在从杀雄种群中提取出了4个存在量较多的RNA片段。4个RNA片段的末端序列相同，最长序列中包含复制RNA病毒所需酶的序列信息，而且这些信息并不是来自果蝇的。检查这4个序列在细胞内的分布后发现，它们均存在于局部，且是构成一个病毒基因组的分段病毒。

此外，通过分析数据库中的病毒基因组信息，发现该病毒与分体病毒科病毒为亲缘关系。已有研究成果表明，分体病毒科拥有由双链RNA组成的多个分段基因组，对植物和霉菌无致病性。

另外，在将杀雄种群的研磨液注入正常种群的实验中，出现了经过几代之后失去杀雄能力的种群，研究人员对其后代进行了比较，发现如果序列1～4中的序列4脱落，就不会发生杀雄现象。

研究人员在对模式动物黑腹果蝇分别强制表达各序列的4个基因后，证实表达序列4的基因会导致杀雄。而分别表达1-3基因的后代，性别比例则正常为1:1。

此次发现的基因是在病毒中首个发现的杀雄基因，与之前发表的杀雄基因均无同源性。分段病毒具有从其他分段病毒引入基因的特征，据推测可能是因为引入基因而获得了杀雄能力。

上述研究成果将有望在昆虫的性别控制机制及害虫防治等方面发挥作用。

阴山上级研究员表示，“致病昆虫病毒方面的研究目前已取得一定进展，但其他领域还无人涉足。此次发现的分体病毒科的病毒具有很强的宿主特异性，仅注射给黑腹果蝇并不会感染。我主要研究的是毕梯斯沃巴契亚体及其应用，但如果能人工改变病毒基因，就可以避免宿主特异性问题，所以希望进一步推进技术开发。”

原文：《科学新闻》、2023年4月14日
翻译：JST客观日本编辑部

【论文信息】
杂志：Nature Communications
论文：A male-killing gene encoded by a symbiotic virus of Drosophila
URL：nature.com/articles/s41467-023-37145-0