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.