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.
Viruses More than 1740 plant viruses Yield and quality loss in crops Quarantine measures trade barrier
Systém rostlinných virů
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).
Stavba virových částic
Stavba virionů rhabdovirů
Název rostlinného viru Skládá se ze 2-4 anglických slov, která popisují příznaky onemocnění na hostitelské rostlině Strawberry vein banding virus (SVBV)
Systém rostlinných virů - Historie - Skupiny - Taxonomie type member, definitive member, kurzíva, zkratky - Popisy nových virů, vznik nových rodů, čeledí - ICTV
Systém rostlinných virů
Typy nukleových kyselin a jejich zastoupení u fytovirů
Systém rostlinných virů
Elektronová mikroskopie Ca Caulimovirus Carlavirus
Čeledi a rody virů infikujících rostliny
Systém rostlinných virů
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
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
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
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
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
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
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
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 http://www.dias.kvl.dk/plantvirology/links.html http://www.ictvdb.rothamsted.ac.uk/ictv/index.htm
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
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.
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
Reprodukce fytovirů Replikace rostlinných virů v hostitelské buňce
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.
Genom CaMV ds DNA Jednotlivé geny/proteiny mají často více funkcí
Proteinové inkluze potyvirů Elektronmikroskopický snímek typických svitkových cytoplazmatických inkluzí tvořených CI virem zelené mozaiky lilku (EGMV) v buňkách N.clevelandii (Ladipo et al.,1988)
Šíření virů v rostlině http://www.bioinvision.dk/plantvir4.html
Reprodukce fytovirů Šíření rostlinných virů v hostitelské rostlině
Reprodukce fytovirů Průběh koncentrace viru v hostitelské rostlině
Variabilita fytovirů Vznik odlišných izolátů a kmenů 1. Mutací 2. Rekombinací 3. Komplementací
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.
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.
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.