Wirus żółknięcia marchwi

Wirus żółtaczki marchwi
Klasyfikacja wirusów
(nierankingowe):	Wirus
królestwo :	Rybowiria
Królestwo:	Orthornawirusy
Gromada:	Kitrinoviricota
Klasa:	Alsuviricetes
Zamówienie:	Martelliwirusy
Rodzina:	Closteroviridae
Rodzaj:	Closterowirus
Gatunek:	Wirus żółtaczki marchwi

Streszczenie

Gospodarz

Wirus żółtych liści marchwi (CYLV) infekuje marchew , zwłaszcza komórki korzenia marchwi. Istnieją wirusy podobne do CYLV, które atakują również korzenie barszczu i buraków.

Główne wzorce infekcji

plagi CYLV występowały w wielu krajach na całym świecie, w szczególności w Wielkiej Brytanii, Niemczech i Japonii . Główną formą przenoszenia są mszyce . Owady te przenoszą wirusa z jednej grządki marchwi na drugą. Gdy wirus zainfekuje marchew, w korzeniach zaczyna się martwica .

Perspektywy historyczne

Odkrycie

Wirus żółtych liści marchwi został po raz pierwszy wyizolowany z japońskiej marchwi, która miała żółknące liście. Za pomocą mikroskopii elektronowej stwierdzono, że cząsteczka wirusa ma długość 1,6006 X 10 ¹² nm i skok helikalny 3,7 nm. Są to cechy z rodzaju Closterovirus . W Holandii wykryto podejrzany przypadek , który pierwotnie miał być badany, ponieważ wydawał się podobny do CYLV, ale ostatecznie miał inny zakres żywicieli.

Analiza retrospektywna

Podjęto próbę zaszczepienia innej marchwi sokiem zakażonej marchwi, ale nie powiodła się; marchewka nie uodporniła się . Próby wyhodowania wirusa w marchwi poprzez mechaniczne wstrzyknięcie wirusa do marchwi zamiast naturalnego zarażenia jej przez mszycę nie dały rezultatu. Może być możliwe użycie PCR ze zdegenerowanymi starterami w celu znalezienia DNA z wielu patogenów tego samego rodzaju CYLV, ale to nie wykryje nowych patogenów, więc CYLV nie może być specyficznie wyizolowany z amplifikowanego DNA PCR.

Znaczące kamienie milowe

Od 20 lat w Wielkiej Brytanii występują poważne ogniska, które powodują szkody gospodarcze. Obecnie nie opracowano żadnych metod leczenia. W tym momencie wirusolodzy po prostu próbują w pełni zdiagnozować infekcję.

Obecne i przyszłe badania i leczenie

Obecnie wirusolodzy pracują nad wykorzystaniem wysokowydajnego sekwencjonowania do identyfikacji nowych genomów wirusów z próbki. Może to być potencjalnie wykorzystane do diagnozy CYLV. Nadal istnieje potrzeba modyfikacji postulatów Kocha w celu ustalenia związku przyczynowo-skutkowego między CYLV a martwicą korzeni. Wymaga to przyszłych eksperymentów z wykorzystaniem środowiska rolniczego, aby dokładnie pośredniczyć w przenoszeniu wirusa. Zebranego wirusa nie można po prostu umieścić w zdrowym żywicielu i wywołać oczekiwane objawy bez środowiska naturalnego.

W tej chwili CYLV jest bardziej zapobiegany niż leczony, ponieważ nie ma jeszcze realnych metod leczenia. Jedną z metod zapobiegania jest usuwanie marchwi z pożółkłymi liśćmi, aby nie zarażały innych marchwi w grządce. Używanie pestycydów do zabijania mszyc lub siatek do ich łapania ograniczy również rozprzestrzenianie się wirusa na inne obszary.

Struktura i klasyfikacja

Klasyfikacja ICTV/Baltimore

Aby sklasyfikować wirusa żółtolistnych marchwi, system Baltimore i system Międzynarodowego Komitetu Taksonomii Wirusów klasyfikują tego wirusa jako closteroviridae lub closterovirus.

Typ genomu

Genom + ssRNA ma 15,5 do 19,3 kb, zawiera koniec 3' i nie ma odcinka poli(A). Koniec 5' zwykle ma metylowany kapturek nukleotydowy. Genom wirusa ma długość 1250-2200 nm i średnicę 10-13 nm.

Replikacja

W celu replikacji wirus żółtych liści marchwi fizycznie przenika do komórki gospodarza. Następnie wirus odsłania swoje białka kapsydu i uwalnia genomowy + ssRNA do cytoplazmy gospodarza. Wirusowe +ssRNA jest tłumaczone na przetworzoną poliproteinę ORF1, która ma być replikowana w białka wirusowe. Genom dsRNA wirusa żółtej liści marchwi jest syntetyzowany z genomowego ssRNA(+) w gospodarzu. Genom dsRNA jest transkrybowany w celu wytworzenia nowych wirusowych mRNA/nowych genomów ssRNA(+). Translacja przy użyciu maszynerii komórki gospodarza wytwarza nowe komponenty wirusowe do złożenia. Wirusowe białka ruchu pośredniczą w przenoszeniu wirionów z komórki do komórki.

struktura wirionu

Składniki kapsydu

Kapsyd wirusa żółknięcia marchwi ma kształt spiralny . Genomowy +ssRNA wirionu, będący jednoniciowym genomem wirusa roślinnego, jest pokryty głównymi białkami kapsydu, podczas gdy ogon wirusa jest pokryty mniejszymi białkami kapsydu.

Otoczka wirusa

Ten wirus jest bezotoczkowy i należy do rodziny wirusów closteroviridae.

Struktura genomu CYLV

Odmiana/podtypy

Wirus żółknięcia marchwi jest odmianą wirusa żółtaczki buraka. Oba mają podobne objawy i strukturę genomu, a także podobne białka wirionów.

Epidemiologia

Rola w chorobach roślin

Liście marchwi zakażonej wirusem CYLV stają się żółtawe, a wewnętrzny rdzeń korzenia wykazuje martwicę, która może rozciągać się od korony do wierzchołka. Niektóre marchewki mogą wykazywać martwicę tylko na powierzchni. Zakażenie dotyczy głównie tkanki naczyniowej marchwi, w której krążą cukry i inne metabolity (łyko).

Statystyki infekcji

Pierwsze zakażenie CYLV odnotowano w Japonii w gatunku marchwi Daucus carota w 1976 r.

Pierwszy zgłoszony w Europie przypadek zakażenia marchwi przez CYLV miał miejsce w 1985 r. W 2009 r. ponad 10% plonów w Wielkiej Brytanii zostało zakażonych wirusem żółtaczki liści marchwi. Uważa się, że wirus ten jest głównym patogenem przyczynowym martwicy marchwi, a jego usunięcie zmniejszyłoby częstość występowania martwicy marchwi o 96%.

Mszyca z rodzaju Cavariella. Ta mszyca jest znana jako wektor wirusa żółtej liści marchwi (CYLV).

Przenoszenie

Przenoszenie CYLV następuje poprzez mechaniczne zaszczepienie rośliny przez mszyce z rodzaju Cavariella , popularnie zwane „wszami roślinnymi”. Wektor przenosi wirusa, odżywiając się materią organiczną żywiciela zawartą w łyku. Minimalny okres utajenia wynosi 7–18 godzin po nabyciu wirusa przez wektora. Wirusy krążą w wektorze, ale nie są przenoszone na ich potomstwo, co oznacza, że ​​infekcja wirusowa zachodzi horyzontalnie. Ponadto zaobserwowano, że wektory potrzebują 24 godzin, aby móc dalej przenosić wirusy.

Kontrola/zapobieganie/leczenie

Nie opracowano leków do leczenia objawów CYLV. Nie opracowano środków przeciwwirusowych do kontrolowania lub eliminowania infekcji wirusowej. Jedyną dostępną metodą jest zapobieganie wirusowi poprzez usuwanie zakażonych marchwi, które wykazują pewne objawy (na przykład żółte liście), aby uniknąć zanieczyszczenia zdrowej marchwi w grządce. Ponadto inna metoda zapobiegania odpowiada stosowaniu insektycydów, takich jak imidachlopryd („Confidor”) oraz mieszanina lambda-cyhalotryny i pirymikarbu („Okapi”), które okazały się skuteczne w zwalczaniu wektora wirusa i w konsekwencji aby zapobiec infekcji marchwi.

Zakaźny cykl

Przekrój korzenia marchwi. Wirus żółtolistnej marchwi ma tropizm do komórek łyka, czyli tego samego miejsca, w którym żywią się mszyce.

Drogi wejścia

CYLV jest przenoszony przez mszyce , znane również jako wszy roślinne. Rodzina mszyc lub Aphididae należy do rzędu Homoptera , podrzędu Sternorrhyncha . Owady żywią się tkanką przewodzącą ( łyko ), która odpowiada za transport składników odżywczych w całej roślinie. Wirus jest przenoszony przez mszycę, która żeruje na marchwi; jest przesyłany poziomo, a nie pionowo. Oznacza to, że ciężarna mszyca nie przenosi wirusa na potomstwo, a wirus nie jest przenoszony po linieniu .

Główne czynniki wirulencji

Nie ma konkretnych badań dotyczących cytopatycznego działania CYLV, jednak w rodzinie Closteroviridae istnieje ogólny wzorzec, który może odnosić się do tego konkretnego wirusa. Closterowirusy są zwykle ograniczone do łyka, ale niektóre grupy mogą infekować komórki miąższu i mezofilu; dlatego klosterowirusy są częściej opisywane po prostu jako „związane z łykiem” w odniesieniu do tropizmu tkankowego. Dlatego objawy są związane z łykiem; cytopatologia jest spowodowana głównie pęcherzykami zawierającymi cząsteczki wirusa, co jest również formą diagnozy. Innym ważnym mechanizmem wirusowym jest zdolność do ucieczki przed układem odpornościowym gospodarza. W przypadku roślin powszechną strategią jest stosowanie interferencyjnego RNA lub RNAi , które są krótkimi sekwencjami homologicznymi do genomu wirusa. Kiedy te krótkie sekwencje wiążą się z genomem, zapobiegają transkrypcji do dsDNA, kontrolując w ten sposób infekcję. W odpowiedzi na RNAi niektóre wirusy wykształciły białka zwane supresorami wyciszającymi. Mechanizm jest nieznany, ale mutacja w tych białkach pozwala roślinie wyleczyć się z infekcji wirusowej i zapobiega infekcjom ogólnoustrojowym.

Rozpoznawanie komórek gospodarza, przyczepianie się wirusa i wejście

Specyficzność komórki wirusa zależy bardziej od wektora niż od samego wirusa. Istnieją hipotezy potwierdzające, że CYLF wyewoluował w celu infekowania komórek łyka, ponieważ są one najczęstszym miejscem żerowania wektorów. Podczas żerowania mszyce przenoszą wirusa do komórek łyka. Jednak aby rozprzestrzenić infekcję, wirusy muszą przemieszczać się z jednej komórki do drugiej. Używając wirusa Citrus tristeza jako przykładu closterowirusa, można zaobserwować dwa różne rodzaje ruchu: jeden z sąsiednich komórek i jeden z dużej odległości. Aby przeniknąć przez grubą ścianę komórkową, closterowirusy mają zakodowane w swoim genomie specyficzne białka ruchu, wraz z mechanizmami wykorzystania białek gospodarza do ułatwienia transportu. Jednym z najważniejszych białek dla przemieszczania się z komórki do komórki jest homolog Hsp70 lub Hsp70h; ma taką nazwę, ponieważ jest jednym z białek szoku cieplnego o masie 70kDa.

Replikacja wirusa, transkrypcja, translacja

Closterowirusy mają genom (+)ssRNA, więc przed translacją należy go najpierw przepisać na dsDNA. Replikacja obejmuje również tworzenie subgenomowego RNA . Replikacja zachodzi w pęcherzykach zwanych fabrykami wirusów. Closterowirusy mogą mieć w swoim genomie do 10 otwartych ramek odczytu (ORF), które kodują kilka enzymów, takich jak polimeraza RNA , metylotransferaza , helikaza RNA i proteaza podobna do papainy (L-pro). L-pro odgrywa zasadniczą rolę w replikacji. dsRNA jest następnie używany jako matryca do replikacji ssRNA, który jest następnie przepisywany na mRNA i tłumaczony na białka wirusowe. Używając wirusa żółtaczki buraka jako przykładu, można zobaczyć, że wirion jest tworzony głównie przez główne białko kapsydu. Wirus ma krótki ogon, który jest utworzony przez mniejsze białko kapsydu. Mechanizmy komórkowe są wykorzystywane do translacji tych i wszystkich innych białek wirusowych.

Model dla hipotezy przemieszczania się komórek między sąsiednimi komórkami. Cząstka wirionu CYLV gromadzi się jako pierwsza, ale potrzebuje „ogonu” i pomocy Hsp70h, aby przejść przez kanał.

Montaż i wyjście wirionów

Białka kapsydu i genom ssRNA gromadzą się i opuszczają komórkę. Główne białko kapsydu jest niezbędne do składania wirusa; mutacje w genie odpowiedzialnym za jego kodowanie skutkują upośledzeniem składania. Jednak pomniejsze białko kapsydu nie jest niezbędne do składania ani ochrony genomu. Wirus ze zmutowanym mniejszym białkiem kapsydu mógłby z powodzeniem złożyć się, ale ruch między komórkami nie jest możliwy. Dlatego ogon jest niezbędny do ruchu wirusa. Hsp70h, który zaobserwowano w ruchu między komórkami, jest również niezbędny do ruchu wirusa, ponieważ tworzenie ogona jest możliwe tylko wtedy, gdy obecny jest Hsp70h. Ruch komórek to proces składający się z trzech różnych etapów:

• Hsp70h wiąże się z mniejszym ogonem białka kapsydu iw konsekwencji przyłącza się do głównego wirionu białka kapsydu
• Hsp70h wiąże się z kanałem ściany komórkowej i przenosi przez niego wirusa. Ten proces wymaga ATP.
• Ogon rozkłada się, gdy Hsp70h pozostaje w kanale. Bez ogona ciało jest mniej stabilne, a RNA jest eksponowane na cytoplazmę sąsiedniej komórki; genom wirusa pomyślnie zainfekował inną komórkę.

Wyjście do sąsiednich komórek i macierzy komórkowej odbywa się w podobny sposób.