ABSTRACT Mosquito transmitted viruses are responsible for an increasing burden of human disease. Despite this, little is known about the diversity and ecology of viruses within individual mosquito hosts. Using a meta-transcriptomic approach, we analysed the virome of 2,438 individual mosquitos (79 species), spanning ∼4000 km along latitudes and longitudes in China. From these data we identified 393 core viral species associated with mosquitos, including seven (putative) arbovirus species. We identified potential species and geographic hotspots of viral richness and arbovirus occurrence, and demonstrated that host phylogeny had a strong impact on the composition of individual mosquito viromes. Our data revealed a large number of viruses shared among mosquito species or genera, expanding our knowledge of host specificity of insect-associated viruses. We also detected multiple virus species that were widespread throughout the country, possibly facilitated by long-distance mosquito migrations. Together, our results greatly expand the known mosquito virome, linked the viral diversity at the scale of individual insects to that at a country-wide scale, and offered unique insights into the ecology of viruses of insect vectors.

Abstract RNA viruses are diverse components of global ecosystems. The metagenomic identification of RNA viruses is currently limited to those with sequence similarity to known viruses, such that highly divergent viruses that comprise the “dark matter” of the virosphere remain challenging to detect. We developed a deep learning algorithm – LucaProt – to search for highly divergent RNA-dependent RNA polymerase (RdRP) sequences in 10,487 global meta- transcriptomes. LucaProt integrates both sequence and structural information to accurately and efficiently detect RdRP sequences. With this approach we identified 180,571 RNA viral species and 180 superclades (viral phyla/classes). This is the broadest diversity of RNA viruses described to date, including many viruses undetectable using BLAST or HMM approaches. The newly identified RNA viruses were present in diverse ecological niches, including the air, hot springs and hydrothermal vents, and both virus diversity and abundance varied substantially among ecological types. We also identified the longest RNA virus genome (nido-like) observed so far, at 47,250 nucleotides, and expanded the diversity of RNA bacteriophage to more than ten phyla/classes. This study marks the beginning of a new era of virus discovery, with the potential to redefine our understanding of the global virosphere and reshape our understanding of virus evolutionary history.

ABSTRACT PHYTOENE SYNTHASE (PSY) is a rate-limiting enzyme catalysing the first committed step of carotenoid biosynthesis, and changes in PSY gene expression and/or protein activity alter carotenoid composition and plastid differentiation in plants. Here we identified four genetic variants of PSY ( psy −4 , psy −90 , psy −130 and psy −145 ) using a forward genetics approach that rescued leaf virescence phenotypes displayed by the Arabidopsis CAROTENOID ISOMERASE (CRTISO) mutant ccr2 ( carotenoid and chloroplast regulation 2 ) when grown under a shorter photoperiod. The four non-lethal mutations affected alternative splicing, enzyme-substrate interactions, and PSY:ORANGE multi-enzyme complex binding, constituting the dynamic posttranscriptional fine-tuning of PSY levels and activity without changing localization to the stroma and protothylakoid membranes. psy genetic variants did not alter overall total xanthophyll or cis-carotene accumulation in ccr2 yet reduced specific acyclic linear cis -carotenes linked to the biosynthesis of a yet-to-be-identified apocarotenoid signal. ccr2 psy variants modulated the ratio of PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3/ELONGATED HYPOCOTYL 5 (PIF3/HY5), displayed a normal PLB formation in etioplasts, and chlorophyll accumulation during seedling photomorphogenesis. Thus, suppressing PSY activity and impairing PSY:ORANGE protein interactions reveals how threshold specific cis -carotene levels can be fine-tuned through holoenzyme-metabolon interactions to control plastid development. Highlights Manipulation of the PHYTOENE SYNTHASE catalytic activity in concert with its regulatory protein, ORANGE, reduces threshold levels of acyclic linear cis -carotenes that signal control over plastid biogenesis in dark and light grown Arabidopsis seedlings