Systém rostlinných virů EKOTECH Metody diagnostiky rostlinných patogenů

Transkript

1 Systém rostlinných virů EKOTECH Metody diagnostiky rostlinných patogenů Prof. Ing. Josef Špak, DrSc. Ústav molekulární biologie rostlin Biologické centrum Akademie věd České Republiky v.v.i.

2 Viruses More than 1740 plant viruses Yield and quality loss in crops Quarantine measures trade barrier

3 Systém rostlinných virů

4 Definice rostlinného viru Rostlinný virus je řetězec jedné nebo více molekul nukleových kyselin, obvykle uzavřený v ochranném plášti nebo pláštích z proteinu nebo lipoproteinu, který je schopen organizovat svoji vlastní replikaci pouze uvnitř vhodných hostitelských buněk (Matthews 1991).

5 Stavba virových částic

6 Stavba virionů rhabdovirů

7 Název rostlinného viru Skládá se ze 2-4 anglických slov, která popisují příznaky onemocnění na hostitelské rostlině Strawberry vein banding virus (SVBV)

8 Systém rostlinných virů - Historie - Skupiny - Taxonomie type member, definitive member, kurzíva, zkratky - Popisy nových virů, vznik nových rodů, čeledí - ICTV

9 Systém rostlinných virů

10 Typy nukleových kyselin a jejich zastoupení u fytovirů

11 Systém rostlinných virů

12 Elektronová mikroskopie Ca Caulimovirus Carlavirus

13 Čeledi a rody virů infikujících rostliny

14 Systém rostlinných virů

15 Systém rostlinných virů DNA Viruses Circular dsdna Viruses Family: Caulimoviridae Genus: Badnavirus Genus: Caulimovirus Genus: Tungrovirus Genus: Soymovirus Genus: Cavemovirus Genus: Petuvirus Linear dsdna Viruses Family: Phycodnaviridae Genus: Chlorovirus commelina yellow mottle v cauliflower mosaic virus rice tungro baciliform virus soybean chlorotic mottle v cassava vein mottle virus petunia vein-clearing virus Paramecium bursaria Chlorella

16 Systém rostlinných virů DNA Viruses Circular ssdna Viruses Family: Geminiviridae Genus: Mastrevirus Genus: Curtovirus Genus: Begomovirus Family: Nanoviridae Genus: Nanovirus Genus: Babuvirus maize streak virus beet curly top virus bean golden mosaic virus subterranean clover stunt banana bunchy top virus

17 Systém rostlinných virů dsrna Viruses Family: Partitiviridae Genus: Alphacryptovirus white clover cryptic virus 1 Genus: Betacryptovirus white clover cryptic virus 2 Family: Reoviridae Genus: Fijivirus Fiji disease virus Genus: Phytoreovirus wound tumor virus Genus: Oryzavirus rice ragged stunt virus Family: (?) Genus: Varicosavirus lettuce big -vein associated virus Family: Endoviridae? Genus: Endornavirus Vicia faba endornavirus

18 Systém rostlinných virů Positive ssrna Viruses Family: Comoviridae Genus: Comovirus cowpea mosaic virus Genus: Fabavirus broad bean wilt virus 1 Genus: Nepovirus tobacco ringspot virus Genus: Cheravirus cherry rasp leaf virus Genus: Sadwavirus satsuma dwarf virus Family: Potyviridae Genus: Potyvirus potato virus Y Genus: Rymovirus ryegrass mosaic virus Genus: Macluravirus maclura mosaic virus Genus: Ipomovirus seet potato mild mottle v Genus: Bymovirus barley yellow mosaic v Genus: Tritimovirus wheat streak mosaic virus Family: Sequiviridae Genus: Sequivirus parsnip yellow fleck virus Genus: Waïkavirus rice tungro spherical virus

19 Systém rostlinných virů Positive ssrna Viruses Family : Luteoviridae Genus: Luteovirus barley yellow dwarf virus Genus: Enamovirus pea enation mosaic virus Genus: Polerovirus potato leaf roll virus Genus: Umbravirus carrot mottle virus Family: Tombusviridae Genus: Aureusvirus pothos latent virus Genus: Avenavirus oat chlorotic stunt virus Genus: Carmovirus carnation mottle virus Genus: Dianthovirus carnation ringspot virus Genus: Necrovirus tobacco necrosis virus Genus: Panicovirus panicum mosaic virus Genus: Pelarspovirus pelargonium ringspot virus Genus: Tombusvirus tomato bushy stunt virus Genus: Machlomovirus maize chlorotic mottle virus

20 Systém rostlinných virů Family (?) Genus: Tobamovirus Genus: Tobravirus Genus: Hordeivirus Genus: Furovirus Genus: Potamovirus Genus: Pecluvirus Genus: Benyvirus Family: Bromoviridae Genus: Alfamovirus Genus: Ilarvirus Genus: Bromovirus Genus: Cucumovirus Genus: Oleavirus Genus: Ourmiavirus Genus: Idaeovirus Positive ssrna Viruses tobacco mosaic virus tobacco rattle virus barley stripe mosaic virus soil-borne wheat mosaic virus potato mop-top virus peanut clump virus beet necrotic yellow vein virus alfalfa mosaic virus tobacco streak virus brome mosaic viru cucumber mosaic virus olive latent 2 virus ourmia melon virus raspberry bushy dwarf virus

21 Positive ssrna Viruses Systém rostlinných virů Family: Closteroviridae Genus: Ampelovirus grapevine leafroll-associated 3 Genus: Closterovirus beet yellows virus Genus: Crinivirus lettuce infectious yellows virus Family: Tymoviridae Genus: Maculavirus grapevine fleck virus Genus: Marafivirus maize rayado fino virus Genus: Tymovirus turnip yellow mosaic virus Family:Flexiviridae Genus: Allexivirus shallot virus X Genus: Capillovirus apple stem grooving virus Genus: Carlavirus carnation latent virus Genus: Foveavirus apple stem pitting virus Genus: Mandarivirus Indian citrus ringspot virus Genus: Potexvirus potato virus X Genus: Trichovirus apple chlorotic leaf spot virus Genus: Vitivirus grapevine virus A Family (?) Genus: Sobemovirus southern bean mosaic virus

22 Systém rostlinných virů Negative ssrna Viruses Family: Rhabdoviridae Genus: Nucleorhabdovirus potato yellow dwarf virus Genus: Cytorhabdovirus lettuce necrotic yellows virus Family: Bunyaviridae Genus: Tospovirus tomato spotted wilt virus Genus: Tenuivirus rice stripe virus Genus: Ophiovirus citrus psorosis virus

23 Reprodukce fytovirů Replikace rostlinných virů v hostitelské buňce Strategie reprodukce rostlinných virů se liší podle typu nukleové kyseliny, která je nositelkou dědičných vlastností viru. Je známo celkem 7 mechanismů replikace

24 Reprodukce fytovirů Obecné schema replikace ssrna viru 1. Virus vstupuje do buňky, virová RNA je uvolněna z plášťového proteinu. 2. Virová RNA se spojuje s ribozomy hostitelské buňky, její translací vzniká virová RNA polymeráza a patrně i jiné virově specifické proteiny. 3. RNA polymeráza používá rodičovské vlákno s pozitivní orientací k přepisu do kopií negativního vlákna. 4. Kopie s negativní orientací vlákna vytvářejí dceřinná vlákna prostřednictvím intermediární replikativní formy RNA. Tyto kroky probíhají na určitém místě v buňce, které je typické pro určitý virus nebo čeleď virů. 5. Mohou být syntetizovány jak části molekul RNA tak i celé molekuly. Často dochází k tvorbě monocistronního messengeru plášťového proteinu, který vytváří velké množství tohoto proteinu. 6. Podjednotky plášťového proteinu a vlákna RNA kompletují nové virové částice, které se zpravidla akumulují v cytoplasmě hostitelské buňky.

25 Reprodukce fytovirů Replikace rostlinných virů v hostitelské buňce Místa replikace rostlinných virů v buňce. 1. Jádro - potexviry, caulimoviry, geminiviry, tobamoviry 2. Cytoplasma - potyviry, bromoviry, nepoviry, comoviry 3. Chloroplasty - tymoviry

26 Reprodukce fytovirů Replikace rostlinných virů v hostitelské buňce

27 Geny fytovirů genom PVY Vpg bílkovina kovalentně vázaná na virový protein P1 proteáza - Hc-Pro proteáza - přenos viru vektory Protein P3 - CI protein - protein cytoplazmatických inkluzí slouží k rozplétání RNA dvoušrobovicových komplexů, které vznikají při replikaci virového genomu NIa proteáza - NIb polymeráza - CP- coat protein - ochrana virového genomu před nukleázami, mechanickým poškozením a dalšími vlivy.

28 Genom CaMV ds DNA Jednotlivé geny/proteiny mají často více funkcí

29 Proteinové inkluze potyvirů Elektronmikroskopický snímek typických svitkových cytoplazmatických inkluzí tvořených CI virem zelené mozaiky lilku (EGMV) v buňkách N.clevelandii (Ladipo et al.,1988)

30 Šíření virů v rostlině

31 Reprodukce fytovirů Šíření rostlinných virů v hostitelské rostlině

32 Reprodukce fytovirů Průběh koncentrace viru v hostitelské rostlině

33 Variabilita fytovirů Vznik odlišných izolátů a kmenů 1. Mutací 2. Rekombinací 3. Komplementací

34 Variabilita fytovirů Vznik odlišných izolátů a kmenů 1. Mutací V důsledku fyzikálních a chemických vlivů, dochází změnou pořadí bází rodičovského genomu k tvorbě mutantů, nebo případnou ztrátou bází ke vzniku delečních mutantů. Změny bází nukleotidů mají často za následek změny ve složení aminokyselin plášťového proteinu.

35 Variabilita fytovirů Vznik odlišných izolátů a kmenů 2. Rekombinací Genom je odvozen z více než jedné rodičovské nukleové kyseliny. Jejím rozlomením a novým spojení kovalentními vazbami vznikají různé varianty rekombinací a potomstvo jsou rekombinanti Tento typ změn vzniká zejména tehdy, je-li genom rozdělen do rozdílných částí nukleové kyseliny (multipartite genom). Při smíšených infekcích dvou rozdílných virů mohou takto vznikat pseudo-rekombinanti.

36 Variabilita fytovirů Vznik odlišných izolátů a kmenů 3. Komplementací Tento typ změn nastává tehdy, když se na tvorbě plášťového proteinu podílí jiný kmen téhož viru, či jiný virus ve směsné infekci.