Вирус перистой крапчатости батата
Вирус перистой крапчатости батата | |
---|---|
Классификация вирусов | |
(без рейтинга): | Вирус |
Область : | Рибовирия |
Королевство: | Орторнавиры |
Тип: | Писувирикота |
Сорт: | Стелпавирицеты |
Заказ: | Пататавиралес |
Семья: | Потивирусиды |
Род: | Потивирус |
Разновидность: | Вирус перистой крапчатости батата
|
Синонимы | |
|
Вирус перистой крапчатости батата (SPFMV) является представителем рода Potyvirus семейства Potyviridae . Он наиболее широко известен как один из наиболее часто встречающихся возбудителей вирусной болезни сладкого картофеля (ВСПС) и в настоящее время наблюдается на всех континентах, кроме Антарктиды. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Число мест, где он встречается, продолжает увеличиваться; обычно предполагается, что вирус присутствует везде, где находится его хозяин. [ 4 ] Вирус имеет четыре штамма, которые встречаются в разных частях мира. [ 3 ]
История
[ редактировать ]SPFMV был впервые обнаружен в Соединенных Штатах 70 лет назад и в настоящее время является наиболее широко распространенным вирусом сладкого картофеля в мире. [ 3 ] На наличие этого вируса обычно указывает наличие вирусного заболевания батата, так как само по себе его замечают реже. Совсем недавно SPFMV был обнаружен в Италии как основной источник итальянского SPVD. [ 4 ]
Структура
[ редактировать ]Все потивирусы представляют собой вирусы без оболочки с геномами одноцепочечной РНК с положительным смыслом. [ 5 ] Геном SPFMV имеет длину примерно 10 820 оснований, незначительно варьирующуюся в зависимости от конкретного штамма. [ 6 ] Большая часть генома SPFMV представляет собой одну открытую рамку считывания , за которой следуют 3'-UTR и поли(А)-хвост. 3'-UTR имеет вторичную структуру, которая может участвовать в распознавании вирусной репликазы. Все потивирусы имеют 3'-поли(А)-последовательности, хотя у них отсутствует клеточная сигнальная последовательность для добавления поли(А)-хвоста. Кодируемые гены: P1, HC-Pro (протеиназа хелперного компонента), P3, 6K1, CI, 6K2, NIa, NIb и цистрон белка оболочки, который обнаружен во множестве других вирусов. Во время репликации весь геном транслируется как полипротеин и расщепляется. Ген цистрона расположен вблизи 3'-конца. [ 7 ]
Белок | Белковая функция |
---|---|
П1 | Протеиназа, активность связывания оцРНК |
ХК-Про | Протеиназа, способствует передаче инфекции тлей, перемещение на большие расстояния. |
П3 | Функция репликации вируса |
6К1 | Неизвестный |
ТАМ | Цитоплазматический белок включения, активность РНК-хеликазы |
6К2 | Неизвестно (участвует в репликации вируса) |
Наш | VPg (белок, связанный с вирусным геномом) и протеиназа |
НИб | Вирусная репликаза |
Цистрон | Белок оболочки, сборка вириона, контроль передачи вируса, распространение вируса |
ТАБЛИЦА 1: Вирусные белки и функции SPFMV. [ 8 ]
В целом геном на 10-15% длиннее средней длины генома потивируса; соответственно, цистрон в этом вирусе также имеет уникальный размер. Вирион представляет собой длинную, гибкую палочковидную единицу, длина которого составляет от 810 до 865 нанометров. [ 9 ]
Жизненный цикл
[ редактировать ]Особенности репликационного цикла SPFMV до конца не известны. После проникновения протеиназа хелперного компонента (HcPro) связывается с eIF4E, эукариотическим кэп-связывающим фактором инициации трансляции, который играет решающую роль в репликации потивируса. VPg и NIa также взаимодействуют с факторами инициации трансляции, запуская процесс трансляции. [ 10 ] Затем геном транслируется в полипротеин, который затем расщепляется по определенным последовательностям расщепления тремя протеазами: HC-Pro, P1 и NIa-Pro, которые также кодируются в вирусном геноме. [ 11 ] HcPro также подавляет молчание генов посредством миРНК и микроРНК в хозяине, что способствует цитопатическим эффектам в растении. Если хозяин обладает eIF4E, HcPro будет взаимодействовать с этим фактором, изменяя транскрипцию клетки-хозяина. [ 10 ] После трансляции вирусных белков геном реплицируется (опосредованно 6K2, P3 и CI) и упаковывается в вирион. [ 8 ]
Передача и инфекция
[ редактировать ]Из-за наличия клеточной стенки проникновение вируса в растительные клетки ограничивается механической передачей или передачей вектором, который может проколоть или повредить растение и создать место проникновения вируса. SPFMV непостоянно передается на кончиках стилетов тли, когда они кусают растение сладкого картофеля. [ 12 ] [ 13 ] Виды сладкого картофеля, пораженные SPFMV, разнообразны и включают множество видов Ipomoea. (I. alba, I. aquatica, I. heredifolia, I. nil, I. lacunose, I. purpurea, I. cordatotriloba, I. tricolor), три вида Nicotiana. (N. benthamiana, N. Rustica, N. tabacum), Chenopodium quinoa и Datura stramonium. [ 14 ] Было показано, что вирус в первую очередь инфицирует вегетативную ткань, а не репродуктивную ткань, поэтому он не передается от родительских растений через семена. [ 15 ]
Симптомы, диагностика и лечение
[ редактировать ]Эффекты SPFMV зависят от вида сладкого картофеля, а также от штамма вируса и могут варьироваться в зависимости от географического местоположения. Многие инфекции являются локализованными, легкими и часто бессимптомными, и их можно не лечить, не причиняя значительного ущерба растению. [ 16 ] Наиболее частым симптомом SPFMV является перистый пурпурный рисунок на листьях. [ 17 ] Однако известно, что более вирулентные штаммы, такие как штамм красновато-коричневой трещины (RC), вызывают некроз корней и хлороз листьев, а некоторые штаммы, как было показано, вызывают изменение цвета корней. [ 6 ] [ 13 ] Однако из-за значительного вклада SPFMV в развитие вирусных заболеваний сладкого картофеля многие исследования направлены на создание иммунитета к SPFMV у восприимчивых растений. Одним из таких методов является создание трансгенных растений с использованием таких белков, как ингибиторы цистеиновых протеиназ, которые будут ингибировать расщепление вирусных полипротеинов. [ 1 ]
Генетическая изменчивость
[ редактировать ]Широкое доминирование заболевания способствует высокому уровню различий между изолятами, поскольку многие из них разделены значительным географическим расстоянием и развивают уникальные мутации. [ 18 ] Различия между штаммами обусловлены дифференциацией последовательностей гена белка оболочки, что иногда приводит к различному иммунному ответу. [ 6 ] Поэтому выявление различных штаммов осуществляется с помощью секвенирования генома или серологии, что становится возможным благодаря инокуляции вируса кроликам. [ 13 ] В настоящее время известно четыре штамма: EA, обнаруженный только в Восточной Африке; RC, обнаруженный в Австралии, Африке, Северной Америке и Азии; О, из Африки, Азии и Южной Америки; и C из Австралии, Африки, Азии, Северной Америки и Южной Америки. [ 3 ]
Вирусное заболевание сладкого картофеля
[ редактировать ]Коинфекция/синергизм
[ редактировать ]Хотя SPFMV может действовать в одиночку, вызывая заболевание растений сладкого картофеля, его репутация более тесно связана с вирусным заболеванием сладкого картофеля (SPVD), которое вызывается одновременным заражением SPFMV вирусом хлоротичного каскада сладкого картофеля (SPCSV), который передается белокрылки. [ 19 ] Предполагается, что активность HC-Pro, которая участвует в перемещении SPFMV на большие расстояния, является одним из основных механизмов, с помощью которых все эти вирусы распространяются по растению. Поскольку SPFMV не так смертоносен, как некоторые другие, его способность перемещаться на большие расстояния более разрушительна, если он упакован с более вирулентными вирусными геномами. [ 8 ] [ 11 ] Синергические инфекции включают совместное заражение организма вирусом и коинфицирующим вирусом, при этом один вирус помогает другому, увеличивая его способность к распространению или увеличивая его репликативные способности. [ 19 ] Обратите внимание, что не каждое одновременное заражение может привести к коинфекции, а только при достижении определенных концентраций каждого вируса. [ 16 ]
Поскольку большинство вирусов растений проявляют легкие, локализованные эффекты и обычно остаются незамеченными или нелеченными, симптомы сопутствующих инфекций, таких как SPVD, представляют собой уникальную угрозу. [ 19 ] SPFMV – один из таких умеренно воздействующих вирусов, действие которого усиливается за счет синергизма. Титры SPFMV могут быть в 600 раз выше, чем у нормальной инфекции, в то время как титры SPCSV остаются относительно одинаковыми. Некоторые другие потивирусы влияют на синергические заболевания, но лишь немногие из них демонстрируют такие драматические изменения. Одним из таких примеров является вирус легкой крапчатости сладкого картофеля (SPMMV), который также инфицирует SPCSV, но с менее значительными результатами. [ 20 ]
Симптомы и воздействие на сельское хозяйство
[ редактировать ]SPVD быстро распространяется и имеет множество симптомов, но обычно проявляется задержкой роста растений и бледной окраской листьев, мозаичным рисунком, аномальной малостью или узостью, деформацией или сморщиванием. [ 21 ] Урожайность этих растений значительно снижается; наблюдается от половины первоначального урожая до почти полного отсутствия урожая. [ 16 ] [ 20 ] Поскольку не все вирусы, ассоциированные с SPVD, присутствуют в определенных частях мира, последствия коинфекции сладкого картофеля различаются. Например, в Океании коинфекции, связанные с SPFMV, оказались менее вирулентными, тогда как в Южной Африке наблюдаются более серьезные повреждения и значительная потеря урожая сельскохозяйственных культур. [ 22 ]
Во многих регионах, где СПВЗ вызывает серьезную озабоченность, сладкий картофель является недорогим основным продуктом питания коренных народов. [ 3 ] Вирус особенно поражает бедные семьи и тех, кто живет вдали от городов, демографические группы, которые в большей степени полагаются на сладкий картофель в качестве пищи. Распространение вируса усугубляется такими сельскохозяйственными методами, как «срезание и размножение», при которых лозы уже существующих растений обрезаются и используются для посадки новых; если исходное растение уже заражено болезнью, то и каждое последующее черенкование будет также заражено. Неправильно очищенные инструменты также увеличивают передачу вируса. Если недавно было надрезано зараженное растение, вирус может остаться на инструменте и использовать повреждения, нанесенные клеточной стенке при разрезании растения, для заражения. [ 2 ]
Лечение и ведение СПВД
[ редактировать ]Раннее выявление и профилактика являются наиболее эффективной стратегией борьбы с этим заболеванием. Наличие вирусов-возбудителей можно обнаружить и подтвердить с помощью иммуноферментного анализа (ИФА). При подтверждении заболевания больные растения необходимо удалить с участков, где растут другие. [ 21 ] Поскольку вирусы, вызывающие ВСПВ, различаются в зависимости от географического местоположения инфекции, универсального лечения этого заболевания не существует. Однако, поскольку SPFMV является наиболее распространенным возбудителем, он является хорошо изученной мишенью для иммунитета растений. Генетическая модификация является одним из основных методов защиты растений сладкого картофеля от заражения SPVD. Было обнаружено, что растительные клетки, подвергшиеся трансфекции плазмидами, содержащими противовирусные гены, успешно развивают трансгенные растения. [ 1 ] [ 2 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Чиприани, Г.; Фуэнтес, С.; Белло, В.; Салазар, Л.Ф.; Гислен, М.; Чжан, ДП (2001). «Трансгенная экспрессия ингибиторов цистеинпротеиназы риса для развития устойчивости к вирусу перистой крапчатости батата». Ученые и фермер: партнеры в исследованиях 21 века : 267–71.
- ^ Перейти обратно: а б с Сивпарсад, Б.Дж.; Губба, А. (апрель 2014 г.). «Разработка трансгенного сладкого картофеля с множественной устойчивостью к вирусам в Южной Африке (ЮАР)». Трансгенные исследования . 23 (2): 377–88. дои : 10.1007/s11248-013-9759-7 . ПМИД 24158330 . S2CID 17821797 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Тайро, Фред; Мукаса, Сеттумба Б.; Джонс, Роджер AC; Куллайя, Алоис; Рубайхайо, Патрик Р.; Валконен, Яри П.Т. (март 2005 г.). «Раскрытие генетического разнообразия трех основных вирусов, вызывающих вирусную болезнь сладкого картофеля (SPVD), и его практическое значение». Молекулярная патология растений . 6 (2): 199–211. дои : 10.1111/j.1364-3703.2005.00267.x . ПМИД 20565651 .
- ^ Перейти обратно: а б Паррелла, Дж.; Де Страдис, А.; Джорджини, М. (март 2006 г.). «Вирус перистой крапчатости сладкого картофеля является случайным возбудителем вирусной болезни сладкого картофеля в Италии». Патология растений . 55 (6): 818. doi : 10.1111/j.1365-3059.2006.01476.x .
- ^ Шукла, Д.Д.; Страйк, премьер-министр; Трейси, СЛ; Гоф, К.Х.; Уорд, CW (1988). «N- и C-концы белков оболочки потивирусов расположены на поверхности, а N-конец содержит основные вирусспецифические эпитопы» . Журнал общей вирусологии . 69 (7): 1497–508. дои : 10.1099/0022-1317-69-7-1497 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ямасаки, С.; Сакаи, Дж.; Фудзи, С.; Камисояма, С.; Эмото, К.; Осима, К.; Ханада, К. (май 2010 г.). «Сравнение изолятов вируса перистой крапчатости сладкого картофеля с использованием полных последовательностей геномной РНК». Архив вирусологии . 155 (5): 795–800. дои : 10.1007/s00705-010-0633-0 . ПМИД 20336334 . S2CID 25235371 .
- ^ Мори, Масаки; Усуги, Томио; Хаяси, Такахару; Нисигути, Масамичи (май 1994 г.). «Нуклеотидная последовательность в 3'-концевой области РНК вируса перистой крапчатости сладкого картофеля (обычный штамм, SPFMV-O)». Бионауки, биотехнологии и биохимия . 58 (5): 965–7. дои : 10.1271/bbb.58.965 . ПМИД 7764983 .
- ^ Перейти обратно: а б с Сакаи, Дж.; Мори, М.; Моришита, Т.; Танака, М.; Ханада, К.; Усуги, Т.; Нишигути, М. (1997). «Полная нуклеотидная последовательность и организация генома геномной РНК вируса перистой крапчатости сладкого картофеля (штамм S): большая кодирующая область гена P1». Архив вирусологии . 142 (8): 1553–62. дои : 10.1007/s007050050179 . ПМИД 9672618 . S2CID 24716445 .
- ^ Абад, Дж.А.; Конклинг, Массачусетс; Мойер, JW (1992). «Сравнение цистрона капсидного белка серологически различных штаммов вируса перистой крапчатости батата (SPFMV)». Архив вирусологии . 126 (1–4): 147–57. дои : 10.1007/BF01309691 . ПМИД 1524493 . S2CID 25292778 .
- ^ Перейти обратно: а б Ала-Пойкела, Марджо; Гития, Элиза; Хайконен, Туули; Раямяки, Минна-Лииза; Валконен, Яри П.Т. (июль 2011 г.). «Протеиназа хелперного компонента рода Potyvirus является партнером по взаимодействию факторов инициации трансляции eIF (iso) 4E и EIF4E и содержит мотив связывания 4E» . Журнал вирусологии . 85 (13): 6784–94. дои : 10.1128/JVI.00485-11 . ПМК 3126533 . ПМИД 21525344 .
- ^ Перейти обратно: а б Го, Бихонг; Линь, Цзиньчжун; Йе, Кэцюн (июнь 2011 г.). «Структура автокаталитического домена цистеиновой протеазы протеиназы хелперного компонента потивируса» . Журнал биологической химии . 286 (24): 21937–43. дои : 10.1074/jbc.M111.230706 . ПМЦ 3122248 . ПМИД 21543324 .
- ^ Кеннеди, Дж. С.; День, МФ; Истоп, В.Ф. (1962). Обзор тлей как переносчиков вирусов растений . Лондон и Ридинг: Eastern Press Ltd.
- ^ Перейти обратно: а б с Мойер, Дж.В.; Кали, BB (январь 1985 г.). «Свойства РНК и капсидного белка вируса перистой крапчатости сладкого картофеля» . Журнал общей вирусологии . 66 (5): 1185–9. дои : 10.1099/0022-1317-66-5-1185 .
- ^ Соуто, скорая помощь; Сим, Дж.; Чен, Дж.; Кларк, Калифорния (октябрь 2003 г.). «Свойства штаммов вируса перистой крапчатости батата и двух недавно обнаруженных потивирусов, заражающих сладкий картофель в Соединенных Штатах» . Болезни растений . 87 (10): 1226–32. дои : 10.1094/PDIS.2003.87.10.1226 . ПМИД 30812727 .
- ^ Уолтерс, Петра; Коллинз, Ванда; Мойер, JW (апрель 1990 г.). «Вероятное отсутствие передачи вируса перистой крапчатости батата с семенами в батат» . ХортСайенс . 25 (4): 448–9. дои : 10.21273/HORTSCI.25.4.448 .
- ^ Перейти обратно: а б с Карейя, РФ; Кройце, Дж. Ф.; Гибсон, RW; Валконен, JPT (март 2000 г.). «Синергетическое взаимодействие потивируса и кринивируса, ограниченного флоэмой, в растениях сладкого картофеля» . Вирусология . 269 (1): 26–36. дои : 10.1006/виро.1999.0169 . ПМИД 10725195 .
- ^ Рю, К.Х.; Ким, С.Дж.; Парк, ВМ (1998). «Анализ нуклеотидной последовательности генов белков оболочки двух корейских изолятов потивируса перистой крапчатости сладкого картофеля». Архив вирусологии . 143 (3): 557–62. дои : 10.1007/s007050050311 . ПМИД 9572555 . S2CID 21018068 .
- ^ Кройце, Дж. Ф.; Карейя, РФ; Гибсон, RW; Валконен, JPT (март 2000 г.). «Сравнение последовательностей генов белков оболочки показывает, что восточноафриканские изоляты вируса перистой крапчатости сладкого картофеля образуют генетически отличную группу». Архив вирусологии . 145 (3): 567–74. дои : 10.1007/s007050050047 . ПМИД 10795523 . S2CID 13203058 .
- ^ Перейти обратно: а б с Унтиверос, Милтон; Фуэнтес, Второй; Салазар, Луис Ф. (январь 2008 г.). «Синергическое взаимодействие вируса хлоротичного каскада сладкого картофеля (цирнивируса) с вирусами Карла, Кукумо, Ипомо и Потивирусами, инфицирующими сладкий картофель» . Болезни растений . 91 (6): 669–76. дои : 10.1094/PDIS-91-6-0669 . ПМИД 30780474 .
- ^ Перейти обратно: а б Мукаса, СБ; Рубайхайо, PR; Валконен, JPT (июнь 2006 г.). «Взаимодействие между кринивирусом, ипомовирусом и потивирусом в коинфицированных растениях сладкого картофеля». Патология растений . 55 (3): 458–67. дои : 10.1111/j.1365-3059.2006.01350.x .
- ^ Перейти обратно: а б Гибсон, RW; Мпембе, И.; Аликай, Т.; Кэри, Э.Э.; Мванга, Румыния; Сил, ЮВ; Веттен, HJ (февраль 1998 г.). «Симптомы, этиология и серологический анализ вирусной болезни сладкого картофеля в Уганде» . Патология растений . 47 (1): 95–102. дои : 10.1046/j.1365-3059.1998.00196.x .
- ^ Ранняли, М.; Чекай, В.; Джонс, РАК; Флетчер, доктор медицинских наук; Дэвис, Род-Айленд; Му, Л.; Валконен, JPT (сентябрь 2009 г.). «Молекулярная характеристика изолятов вируса перистой крапчатости сладкого картофеля (SPFMV) с острова Пасхи, Французской Полинезии, Новой Зеландии и Южной Африки» . Болезни растений . 93 (9): 933–9. дои : 10.1094/PDIS-93-9-0933 . ПМИД 30754530 .