Virus sladké bramborové peří - Sweet potato feathery mottle virus

Virus sladké bramborové peří
Klasifikace virů E
(bez hodnocení):Virus
Oblast:Riboviria
Království:Orthornavirae
Kmen:Pisuviricota
Třída:Stelpaviricetes
Objednat:Patatavirales
Rodina:Potyviridae
Rod:Potyvirus
Druh:
Virus sladké bramborové peří
Synonyma
  • Sladký bramborový chlorotický listový virus
  • Virus vnitřních korkových sladkých brambor
  • Virus crack ze sladkých brambor
  • Virus sladkých brambor A

Virus perlivých skvrnitých brambor (SPFMV) je členem rodu Potyvirus v rodině Potyviridae. To je nejvíce široce uznáván jako jeden z nejvíce pravidelně se vyskytujících původců viru sladké brambory (SPVD) a je v současné době pozorován na všech kontinentech kromě Antarktidy.[1][2][3] Počet míst, kde se nachází, se stále zvyšuje; obecně se předpokládá, že virus je přítomen kdekoli je jeho hostitel.[4] Virus má čtyři kmeny, které se vyskytují v různých částech světa.[3]

Dějiny

SPFMV byl původně objeven ve Spojených státech před 70 lety a v současné době se jedná o nejrozšířenější virus sladkých brambor na světě.[3] Přítomnost tohoto viru je obvykle indikována přítomností virového onemocnění sladkých brambor, protože je sama o sobě méně často pozorována. SPFMV byl nedávno objeven v Itálii jako hlavní přispěvatel do italského SPVD.[4]

Struktura

Všechny potyviry jsou neobalené viry s pozitivně sense jednovláknovými RNA genomy.[5] Genom SPFMV je přibližně 10 820 bází dlouhý, mírně se lišící v závislosti na konkrétním kmeni.[6] Většina genomu SPFMV je jeden otevřený čtecí rámec, následovaný 3 'UTR a poly (A) ocasem. 3 'UTR vykazuje sekundární strukturu, která se může podílet na rozpoznávání virové replikázy. Všechny potyviry mají 3 'poly (A) sekvence, i když jim chybí buněčná signální sekvence pro přidání poly (A) ocasu. Kódované geny jsou P1, HC-Pro (pomocná složková proteináza), P3, 6K1, CI, 6K2, NIa, NIb a cistron z obalového proteinu, který se nachází v celé řadě dalších virů. Během replikace je celý genom přeložen jako polyprotein a štěpen. Gen pro cistron je umístěn poblíž 3 'terminálního konce.[7]

ProteinFunkce bílkovin
P1Proteináza, vazebná aktivita ssRNA
HC-ProProteináza, pomáhá při přenosu mšicemi, při pohybu na velké vzdálenosti
P3Funkce virové replikace
6K1Neznámý
CICytoplazmatický inkluzní protein, aktivita RNA helikázy
6K2Neznámý (podílí se na virové replikaci)
NIaVPg (protein spojený s virovým genomem) a proteináza
ŠpičkaVirová replikáza
CistronKrycí protein, shromáždění virionu, kontrola přenosu viru, šíření viru

TABULKA 1: SPFMV Virové proteiny a funkce.[8]

Celkově je genom o 10–15% delší než průměrná délka genomu potyviru; cistron je také v tomto viru jedinečně velký. Virion je dlouhý, pružný, tyčová jednotka, a má délku od 810 do 865 nanometrů.[9]

Životní cyklus

Specifika replikačního cyklu SPFMV nejsou známa v plném rozsahu. Po vstupu se pomocná složka proteináza (HcPro) váže na eIF4E, iniciační faktor iniciace translace vázající se na eukaryont, který hraje klíčovou roli pro replikaci potyviru. VPg a NIa také interagují s faktory iniciace translace, aby zahájily proces translace.[10] Genom je poté přeložen do polyproteinu, který je poté štěpen ve specifických štěpných sekvencích třemi proteázami, HC-Pro a P1 a NIa-Pro, které jsou také kódovány ve virovém genomu.[11] HcPro také potlačuje umlčování genů prostřednictvím siRNA a miRNA v hostiteli, což přispívá k cytopatickým účinkům v rostlině. Pokud hostitel má eIF4E, bude HcPro interagovat s tímto faktorem, aby změnil transkripci hostitelské buňky.[10] Jakmile jsou virové proteiny přeloženy, genom je replikován (zprostředkovaný 6K2, P3 a CI) a zabalen do virionu.[8]

Přenos a infekce

Vzhledem k přítomnosti buněčné stěny je vstup viru do rostlinných buněk omezen na mechanický přenos nebo přenos vektorem, který může prorazit nebo poškodit rostlinu a vytvořit místo vstupu viru. SPFMV se přetrvává na špičkách mšic mšic, když kousají rostlinu sladkých brambor.[12][13] Druhy sladkých brambor ovlivněné SPFMV jsou rozmanité a zahrnují mnoho Ipomoea spp. (I. alba, I. aquatica, I. heredifolia, I. nil, I. lacunose, I. purpurea, I. cordatotriloba, I. tricolor), tři Nicotiana spp. (N. benthamiana, N. rustica, N. tabacum), Chenopodium quinoa a Datura stramonium.[14] Bylo prokázáno, že virus primárně infikuje vegetativní tkáň a ne reprodukční tkáň, takže se nepřenáší z mateřských rostlin jejich semeny.[15]

Příznaky, diagnostika a léčba

Účinky SPFMV jsou závislé na druhu sladkých brambor a kmeni viru a mohou se lišit v závislosti na zeměpisné poloze. Mnoho infekcí je lokalizovaných, mírných a často asymptomatických a může dojít k neléčení, aniž by došlo k významnému poškození rostliny.[16] Nejběžnějším příznakem SPFMV je peřový, fialový vzor v listech.[17] Je však známo, že virulentnější kmeny, jako je kmen červenohnědé trhliny (RC), způsobují nekrózu kořenů a chlorózu listů a bylo prokázáno, že některé kmeny způsobují změnu barvy kořenů.[6][13] Vzhledem k významnému příspěvku SPFMV k virovým onemocněním sladkých brambor je však mnoho studií zaměřeno na vytvoření imunity vůči SPFMV u vnímavých rostlin. Jednou z takových metod je tvorba transgenních rostlin za použití proteinů, jako jsou inhibitory cysteinové proteinázy, které by inhibovaly štěpení virového polyproteinu.[1]

Genetická variabilita

Široká dominance této nemoci vede k vysoké úrovni rozptylu mezi izoláty, protože mnoho z nich je odděleno významnou geografickou vzdáleností a vyvíjejí jedinečné mutace.[18] Rozptyl mezi kmeny je způsoben diferenciací sekvencí v genu plášťového proteinu, což občas vede k odlišné imunitní odpovědi.[6] Detekce různých kmenů se proto provádí sekvenováním genomu nebo sérologií, což je možné inokulací králíků virem.[13] V současnosti jsou známy čtyři kmeny: EA, vyskytující se pouze ve východní Africe; RC, nalezený v Austrálii, Africe, Severní Americe a Asii; O, z Afriky, Asie a Jižní Ameriky; a C, z Austrálie, Afriky, Asie, Severní Ameriky a Jižní Ameriky.[3]

Virové onemocnění sladkých brambor

Koinfekce / synergie

Zatímco SPFMV může působit sám na způsobení chorob rostlinám sladkých brambor, jeho pověst je více spojena s virovým onemocněním sladkých brambor (SPVD), které je způsobeno současnou infekcí SPFMV chlorotickým senzibilizujícím virem brambor (SPCSV), který je přenášen běloši.[19] Spekuluje se, že aktivita HC-Pro, která se podílí na pohybu SPFMV na dálku, je jedním z primárních mechanismů, kterými se všechny tyto viry šíří po celé rostlině. Vzhledem k tomu, že SPFMV není tak smrtelný jako některé, jeho schopnost cestovat na dlouhé vzdálenosti je škodlivější, když je zabalen do virulentnějších virových genomů.[8][11] Synergické infekce zahrnují virus a společně infikující virus infikující organismus společně, přičemž jeden virus pomáhá druhému zvýšením jeho schopnosti šířit se nebo zvýšením jeho replikačních schopností.[19] Pamatujte, že ne každá současná infekce může vést ke koinfekci, ale pouze při dosažení specifických koncentrací každého viru.[16]

Protože většina rostlinných virů vykazuje mírné, lokalizované účinky a obvykle jsou buď nezjištěny, nebo neléčeny, představují příznaky spojené s koinfekcemi, jako je SPVD, jedinečnou hrozbu.[19] SPFMV je jeden takový mírně působivý virus, který je vylepšen synergií. Titry SPFMV mohou být až 600krát větší než titry normální infekce, zatímco titry SPCSV zůstávají relativně podobné. Několik dalších potyvirů ovlivňuje synergická onemocnění, ale jen velmi málo z nich vykazuje takové dramatické změny. Jedním z takových příkladů je virus sladké bramborové skvrnitosti (SPMMV), který také infikuje SPCSV, ale s méně významnými výsledky.[20]

Příznaky a dopad na zemědělství

SPVD se rychle šíří a má řadu příznaků, ale obvykle se projevuje zakrnělým růstem rostlin a listy vykazující bledé zabarvení, mozaikové vzory, abnormální drobnost nebo úzkost, zkreslení nebo zvrásnění.[21] Výnos těchto rostlin je významně snížen; je vidět kdekoli od poloviny původního výnosu až po téměř žádný výnos.[16][20] Protože ne všechny viry spojené s SPVD jsou přítomny v určitých částech světa, účinky společné infekce u sladkých brambor se liší. Například v Oceaně bylo pozorováno, že koinfekce zahrnující SPFMV jsou méně virulentní, zatímco infekce v jižní Africe vykazují větší poškození a významnou ztrátu výnosu v plodinách.[22]

V mnoha oblastech, kde je SPVD vážným problémem, jsou sladké brambory levnou základnou domácí stravy.[3] Virus postihuje zejména zbídačené rodiny a ty, kteří žijí daleko od měst, demografické údaje, které se více spoléhají na sladké brambory. Šíření viru je umocněno zemědělskými postupy, jako je „sekání a množení“, které odřezává révu již existujících rostlin a využívá je k dalšímu pěstování; pokud původní rostlina již tuto nemoc má, bude také následovat každé další řezání. Nesprávně vyčištěné nástroje také zvyšují přenos viru. Pokud byla infikovaná rostlina nedávno rozsekána, virus může zůstat na přístroji a využít poškození buněčné stěny řezáním do rostliny k infikování.[2]

Léčba a léčba SPVD

Včasná detekce a prevence je nejúčinnější strategií, kterou se tato nemoc zvládá. Přítomnost škodlivých virů lze detekovat a potvrdit pomocí enzymového imunosorbentního testu (ELISA). Po potvrzení musí být nemocné rostliny odstraněny z oblastí, kde rostou ostatní.[21] Protože viry, které přispívají k SPVD, se liší v závislosti na geografickém umístění infekce, neexistuje univerzální léčba nemoci. Jelikož je však SPFMV nejrozšířenějším pachatelem, je dobře prozkoumaným cílem pro imunitu rostlin. Genetická modifikace je jednou z převládajících metod, kterými jsou rostliny sladkých brambor chráněny proti kontrakci SPVD. Bylo pozorováno, že rostlinné buňky, které procházejí transfekcí plazmidy obsahujícími antivirové geny, úspěšně vyvíjejí transgenní rostliny.[1][2]

Reference

  1. ^ A b C Cipriani, G .; Fuentes, S .; Bello, V .; Salazar, L.F .; Ghislain, M .; Zhang, D.P. (2001). "Transgenní exprese inhibitorů rýžové cysteinové proteinázy pro rozvoj rezistence proti viru Sweetpotato Feathery Mottle". Vědci a zemědělec: Partneři ve výzkumu pro 21. století: 267–71.
  2. ^ A b C Sivparsad, B.J .; Gubba, A. (duben 2014). "Vývoj transgenních sladkých brambor s vícečetnou virovou rezistencí v Jižní Africe (SA)". Transgenní výzkum. 23 (2): 377–88. doi:10.1007 / s11248-013-9759-7. PMID  24158330. S2CID  17821797.
  3. ^ A b C d E Tairo, Fred; Mukasa, Settumba B .; Jones, Roger A.C .; Kullaya, Alois; Rubaihayo, Patrick R .; Valkonen, Jari P.T. (Březen 2005). „Odhalení genetické rozmanitosti tří hlavních virů podílejících se na viru Sweet Potato Virus Disease (SPVD) a jeho praktické důsledky“. Molekulární rostlinná patologie. 6 (2): 199–211. doi:10.1111 / j.1364-3703.2005.00267.x. PMID  20565651.
  4. ^ A b Parrella, G .; De Stradis, A .; Giorgini, M. (březen 2006). „Virus skvrnitých brambor sladkých brambor je příležitostným původcem viru sweetpotato viru v Itálii“. Patologie rostlin. 55 (6): 818. doi:10.1111 / j.1365-3059.2006.01476.x.
  5. ^ Shukla, D.D .; Strike, P.M .; Tracy, S.L .; Gough, K.H .; Ward, C.W. (1988). „N a C konce kožních proteinů potyvirů jsou umístěny na povrchu a N konec obsahuje hlavní virové specifické epitopy“. Journal of General Virology. 69 (7): 1497–508. doi:10.1099/0022-1317-69-7-1497.
  6. ^ A b C Yamasaki, S .; Sakai, J .; Fuji, S .; Kamisoyama, S .; Emoto, K .; Ohshima, K .; Hanada, K. (květen 2010). "Srovnání mezi izoláty viru pernatých motýlů sladkých brambor s využitím kompletních sekvencí genomové RNA". Archivy virologie. 155 (5): 795–800. doi:10.1007 / s00705-010-0633-0. PMID  20336334. S2CID  25235371.
  7. ^ Mori, Masaki; Usugi, Tomio; Hayashi, Takaharu; Nishiguchi, Masamichi (květen 1994). "Nukleotidová sekvence na 3'-terminální oblasti RNA ze sladkých brambor Feathery Mottle (obyčejný kmen, SPFMV-O)". Bioscience, biotechnologie a biochemie. 58 (5): 965–7. doi:10,1271 / bbb 58,965. PMID  7764983.
  8. ^ A b C Sakai, J .; Mori, M .; Morishita, T .; Tanaka, M .; Hanada, K .; Usugi, T .; Nishiguchi, M. (1997). „Kompletní nukleotidová sekvence a genomová organizace genomové RNA viru feathery mottle (bramborový kmen) (kmen S): velká kódující oblast genu P1“. Archivy virologie. 142 (8): 1553–62. doi:10,1007 / s007050050179. PMID  9672618. S2CID  24716445.
  9. ^ Abad, J. A.; Conkling, M. A.; Moyer, J.W. (1992). „Srovnání cidronu kapsidového proteinu ze sérologicky odlišných kmenů viru feathery mottle (SPFMV)“. Archivy virologie. 126 (1–4): 147–57. doi:10.1007 / BF01309691. PMID  1524493. S2CID  25292778.
  10. ^ A b Ala-Poikela, Marjo; Gytia, Elisa; Haikonen, Tuuli; Rajamäki, Minna-Liisa; Valkonen, Jari P.T. (Červenec 2011). „Pomocná složka Proteináza rodu Potyvirus je interakčním partnerem faktorů iniciace translace eIF (iso) 4E a EIF4E a obsahuje vazebný motiv 4E“. Journal of Virology. 85 (13): 6784–94. doi:10.1128 / JVI.00485-11. PMC  3126533. PMID  21525344.
  11. ^ A b Guo, Bihong; Lin, Jinzhong; Ye, Keqiong (červen 2011). "Struktura autokatalytické cysteinové proteázové domény potyvirové pomocné-složkové proteinázy". Journal of Biological Chemistry. 286 (24): 21937–43. doi:10,1074 / jbc.M111.230706. PMC  3122248. PMID  21543324.
  12. ^ Kennedy, J.S .; Day, M.F .; Eastop, V.F. (1962). Konspekt mšic jako vektorů rostlinných virů. London and Reading: Eastern Press Ltd.
  13. ^ A b C Moyer, J.W .; Cali, B. B. (leden 1985). „Vlastnosti RNA ze sladkých brambor Feathery Mottle a proteinu kapsidy“. Journal of General Virology. 66 (5): 1185–9. doi:10.1099/0022-1317-66-5-1185.
  14. ^ Souto, E.R .; Sim, J .; Chen, J .; Clark, C.A. (Říjen 2003). „Vlastnosti kmenů viru pernatělé sladké brambory a dvou nově uznaných potyvirů infikujících sladké brambory ve Spojených státech“. Nemoc rostlin. 87 (10): 1226–32. doi:10.1094 / PDIS.2003.87.10.1226. PMID  30812727.
  15. ^ Wolters, Petra; Collins, Wanda; Moyer, J.W. (Duben 1990). „Pravděpodobný nedostatek přenosu osiva viru Feathery Mottle ve sladkých bramborách“. HortScience. 25 (4): 448–9. doi:10,21273 / HORTSCI.25.4.448.
  16. ^ A b C Karyeija, R.F .; Kreuze, J.F .; Gibson, R.W .; Valkonen, J.P.T. (Březen 2000). „Synergické interakce potyviru a phloem-omezeného criniviru u rostlin sladkých brambor“. Virologie. 269 (1): 26–36. doi:10.1006 / viro.1999.0169. PMID  10725195.
  17. ^ Ryu, K.H .; Kim, S.J .; Park, W.M. (1998). "Nukleotidová sekvenační analýza genů obalového proteinu dvou korejských izolátů sladkého bramboru peří skvrnitého potyviru". Archivy virologie. 143 (3): 557–62. doi:10.1007 / s007050050311. PMID  9572555. S2CID  21018068.
  18. ^ Kreuze, J.F .; Karyeija, R.F .; Gibson, R.W .; Valkonen, J.P.T. (Březen 2000). „Porovnání genových sekvencí obalového proteinu ukazuje, že východoafrické izoláty viru skvrnitého skvrnitého bramboru tvoří geneticky odlišnou skupinu“. Archivy virologie. 145 (3): 567–74. doi:10,1007 / s007050050047. PMID  10795523. S2CID  13203058.
  19. ^ A b C Untiveros, Milton; Fuentes, Segundo; Salazar, Luis F. (leden 2008). „Synergická interakce chlorotického senzibilního viru brambor (Cirnivirus) s viry Carla-, Cucumo-, Ipomo- a Potyviry infikujícími sladké brambory“. Nemoc rostlin. 91 (6): 669–76. doi:10.1094 / PDIS-91-6-0669. PMID  30780474.
  20. ^ A b Mukasa, S.B .; Rubaihayo, P.R .; Valkonen, J.P.T. (Červen 2006). „Interakce mezi krinivirem, ipomovirem a potyvirem v koinfikovaných rostlinách sladkých brambor“. Patologie rostlin. 55 (3): 458–67. doi:10.1111 / j.1365-3059.2006.01350.x.
  21. ^ A b Gibson, R.W .; Mpembe, I .; Alicai, T .; Carey, E.E .; Mwanga, R.O.M .; Seal, S.E .; Vetten, HJ (únor 1998). "Příznaky, etiologie a sérologická analýza onemocnění virem sladkých brambor v Ugandě". Patologie rostlin. 47 (1): 95–102. doi:10.1046 / j.1365-3059.1998.00196.x.
  22. ^ Rännäli, M .; Czekaj, V .; Jones, R.A.C .; Fletcher, J.D .; Davis, R.I .; Mu, L .; Valkonen, J.P.T. (Září 2009). „Molecular Characterization of Sweet potato feathery mottle virus (SPFMV) Isolates from Easter Island, French Polynesia, New Zealand, and Southern Africa“. Nemoc rostlin. 93 (9): 933–9. doi:10.1094 / PDIS-93-9-0933. PMID  30754530.

externí odkazy