Вирус скручивания листьев сладкого картофеля
Вирус скручивания листьев сладкого картофеля | |
---|---|
Классификация вирусов | |
(без рейтинга): | Вирус |
Область : | Моноднавирия |
Королевство: | Шотокувираэ |
Тип: | Крессднавирикота |
Сорт: | Репенсивирицеты |
Заказ: | Геплафувирусы |
Семья: | Близнецывирусы |
Род: | Бегомовирус |
Разновидность: | Вирус скручивания листьев сладкого картофеля
|
Вирус скручивания листьев сладкого картофеля обычно обозначается сокращенно SPLCV. Отдельные изоляты обозначаются как SPLCV, за которым следует сокращение места, где они были выделены. Например, бразильский изолят называется SPLCV-Br. [ 1 ]
Вирус скручивания листьев сладкого картофеля — один из более чем 20 известных вирусов, поражающих сладкий картофель . [ 2 ] Он входит в группу бегомовирусов , инфицирующих сладкий картофель , обычно известных как «свиповирусы». [ 3 ] Вирусы широко распространены среди сладкого картофеля, поскольку их распространение обычно зависит от сохранившихся корней или стеблей. Таким образом, вирусы могут накапливаться и с годами задерживать появление. [ 4 ] Вирусы в сладком картофеле создают проблемы, поскольку они снижают урожайность и качество корнеплодов. [ 5 ] Это проблематично, поскольку сладкий картофель занимает седьмое место среди мировых продовольственных культур. [ 4 ]
Вирус скручивания листьев сладкого картофеля обычно передается от насекомых к растению белокрылками ( Bemisia tabaci ). [ 5 ] [ 4 ] Кроме того, он может передаваться от растения к растению посредством вегетативного размножения , прививки или семян. [ 4 ] Широко распространено мнение, что контроль популяции белокрылки имеет важное значение для контроля распространения вируса SPLCV между инфицированными и неинфицированными растениями. В одном случае инфекция быстро распространилась между растениями всего за два года после посадки в поле. [ 3 ]
Структура
[ редактировать ]Вирус короткий, палочковидной формы, без оболочки. [ 6 ] Нуклеокапсид имел длину 38 нм и диаметр 15-22 нм. Каждый нуклеокапсид включает 22 капсомера. Частицы представляют собой два неполных икосаэдра, соединенных вместе.
Геном
[ редактировать ]Геном состоит из 2,8 т.п.н. кольцевой одноцепочечной ДНК (оцДНК). [ 7 ] В отличие от большинства вирусных геномов семейства бегомовирусов , которые являются двудольными, SPLCV является однодольным . Он содержит только один геномный компонент, аналогичный ДНК-А двудольных вирусов. ДНК-А обычно кодирует продукты репликации ДНК, контролирует экспрессию генов и контролирует передачу насекомых. [ 8 ] Это позволяет предположить, что оно родом из Старого Света . [ 1 ] [ 8 ] Однако SPLCV (и другие родственные свиповирусы) филогенетически отличаются от групп бегомовирусов как Старого Света, так и Нового Света . [ 3 ] Геном содержит шесть открытых рамок считывания (ORF). Два из них расположены на смысловой цепи вириона , которая проходит от 3' до 5' (V1 и V2). Остальные четыре расположены на комплементарной смысловой цепи, идущей от 5’ до 3’ (C1, C2, C3 и C4). Они разделены межгенной областью (IR), которая содержит консервативный мотив последовательности «стебель-петля». [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
Цикл репликации
[ редактировать ]Вирусные частицы попадают в клетку-хозяина, а затем непокрытый вирусный геном попадает в ядро этой клетки. Внутри ядра вирусный геном амплифицируется и проходит процесс репликации ДНК. [ 10 ]
Вход в ячейку
[ редактировать ]В настоящее время механизмы проникновения SPLCV в клетки-хозяева неясны.
Репликация и транскрипция
[ редактировать ]Один аспект процесса репликации репликационного цикла геминивируса (род SPLCV) включает преобразование (-) вирусной оцДНК в (+) промежуточную дцДНК. [ 11 ] Многие механизмы инициации (-) репликации ДНК у SPLCV были идентифицированы, но считается, что этот первый шаг в процессе репликации катализируется факторами хозяина. [ 12 ] Наличие ДНК-примазы наряду с полимеразной активностью было отмечено как один из методов инициации репликации. Во время репликации (-) вирусная оцДНК превращается в (+) промежуточное соединение дцДНК при активации (-) цепи начала репликации ДНК. По мере продолжения репликации происходит элонгация с образованием дцДНК, за которой следует образование ковалентно замкнутой кольцевой дцДНК. [ 11 ]
Во время другого аспекта репликации SPLCV сверхспиральная (ccc) дцДНК преобразуется в дцДНК и оцДНК путем репликации по катящемуся кругу. Основные вирусные белки оказывают различное влияние на репликацию и трансляцию SPLCV. [ 11 ] Все геминивирусы кодируют белок REP, который влияет на инициацию репликации, а также позволяет продолжить репликацию после этой точки. Белок RepA содержит три RCR-консервативных мотива и ведет себя аналогично белку REP. Белок REn был идентифицирован в ходе этого процесса, но его роль в настоящее время неизвестна. Было высказано предположение, что другие белки, такие как R2 и CP, участвуют в переходе от вращающегося круга к геномам оцДНК.
TrAP представляет собой белок-активатор транскрипции массой 15 кДа, который также называется AC2 или AL2 и уникален для бегомовирусов (семейство SPLCV). [ 11 ] C2 представляет собой родственный белок, который был идентифицирован в процессах репликации и транскрипции SPLCV, но неясно, какую функцию он выполняет. TrAP является необходимым белком активации. Укороченные мРНК, обнаруженные в SPLCV, не подлежат сплайсингу. Они способны транслироваться в белок RepA. Белок RepA необходим для вирусной транскрипции, которая приводит к образованию MP и CP. Механизмы терминации репликации SPLCV присутствуют, но их точная механика еще не определена. [ 13 ]
Сборка и выпуск
[ редактировать ]За терминацию отвечает белок Rep. Он разрезает и высвобождает вновь синтезированную оцДНК, чтобы создать множество копий вирусной оцДНК. [ 14 ]
Симптомы
[ редактировать ]Основным симптомом SPLCV является скручивание листьев вверх. [ 4 ] [ 13 ] В первую очередь это наблюдается у молодых растений с SPLCV. По мере взросления растений визуальные симптомы обычно исчезают. [ 4 ] Дополнительные симптомы SPLCV включают скручивание проростков, деформацию тканей цветка, снижение фертильности пыльцы и количества семян. [ 13 ] Распространенным методом анализа симптомов является использование ПЦР (полимеразной цепной реакции). [ 15 ]
Еще одним симптомом является задержка развития пыльника и пыльцы. Белок C4, родственный SPLCV, взаимодействует с брассиностероид-интенсивным 2 (ABtBIN2) в плазматической мембране клеток-хозяев. Это приводит к тому, что белок C4 релокализует белки, взаимодействующие с AtBIN2, в ядре клетки-хозяина, изменяя экспрессию генов брассиностериода (BR), вызывая активацию пути передачи сигналов BR. Это вызывает снижение экспрессии ключевых генов, необходимых для развития пыльника и пыльцы. [ 13 ]
SPLCV чаще всего встречается у сладкого картофеля, но симптомы также наблюдались у голубой ипомеи ( Ipomoea indica ). [ 16 ]
Взаимодействие с хостом
[ редактировать ]Белокрылка сладкого картофеля ( Bemisia tabaci ) переносит более 100 растительных вирусов, одним из которых является SPLCV. Было показано, что как самцы, так и самки белокрылки передают SPLCV с одинаковой эффективностью. [ 15 ] Кроме того, белокрылки не являются переносчиками вируса на всю жизнь. Вместо этого было показано, что они носят его максимум 35 дней. [ 15 ]
Передача происходит персистентно-циркуляционным путем. Персистирующий означает, что вирус проходит через кишечник в гемолимфу , а затем в слюнные железы. Циркулятивный означает, что вирус не может реплицироваться ни в родителе, ни в насекомом. SPLCV внутри белокрылки защищен белком-шапероном, продуцируемым симбионтами. Этот белок называется симбионин.
Контроль и профилактика
[ редактировать ]Инсектициды были протестированы для профилактики SPLCV. Исследование, опубликованное в 2014 году в Журнале сельскохозяйственной и городской энтомологии, показало, что инсектициды неэффективны в сокращении популяций белокрылки, но они оказали положительный эффект в снижении SPLCV примерно на половине обработанных участков. [ 9 ]
Чтобы контролировать распространение SPLCV, необходимо знать три условия, которые приводят к распространению вирусов, передаваемых насекомыми. Эти условия включают источник вируса, присутствующее насекомое-переносчик и передвигающееся насекомое. Во многих случаях полимеразной цепной реакции в реальном времени ( ПЦР ). для определения того, был ли передан SPLCV, используются методы [ 9 ]
Белокрылки ( Bemisia tabaci ) были идентифицированы как переносчики SPLCV, и предполагается, что сокращение этой популяции приведет к снижению случаев SPLCV. Было установлено, что снижение питания или повышенная летная активность белокрылок ( Bemisia tabaci ) могут препятствовать распространению SPLCV. Это одна из причин, которая обычно поддерживает использование инсектицидов . [ 9 ]
Борьба с переносчиками белокрылки ( Bemisia tabaci ) с помощью инсектицидов имела ограниченный успех в предотвращении распространения вирусных заболеваний. В одном исследовании, продолжавшемся более двух лет, только на 2 из 36 использованных участков было отмечено снижение присутствия белокрылок. Инсектициды, использованные в этом конкретном исследовании, включали имидаклоприд , пирипроксифен , ацетамиприд и пиметрозин. Учитывая результаты этого исследования, а также данные, полученные в ходе аналогичных исследований, пришли к общему мнению, что инсектициды не следует рассматривать как возможный метод борьбы с насекомыми, поражающими сладкий картофель. [ 9 ]
В попытке контролировать распространение SPLCV были введены неоникотиноиды . Однако это привело к всемирному сопротивлению из-за обширного воздействия. В дополнение к этому, в настоящее время имеется множество примеров перекрестной резистентности с другими классами инсектицидов . Как правило, когда инсектициды используются в попытке контролировать распространение SPLCV, а не приводят к снижению вирусной инфекции, заболеваемость увеличивается. [ 9 ]
Несмотря на предыдущие данные, также сообщалось, что ингибитор синтеза хитина бупрофезин и аналог ювенильного гормона пирипроксифен при использовании вместе с неоникотиноидами успешно контролируют распространение SPLCV через белокрылок ( Bemisia tabaci ). [ 9 ]
Сопутствующие заболевания
[ редактировать ]Вирус скручивания листьев сладкого картофеля — один из 322 видов рода Begomovirus . Он наиболее близок своим изолятам, отличающимся местоположением. Некоторые из известных в настоящее время изолятов SPLCV включают:
- Вирус скручивания листьев сладкого картофеля, Бразилия (SPLCV-Br) [ 1 ]
- Вирус скручивания листьев сладкого картофеля, Пуэрто-Рико
- Канарский вирус скручивания листьев сладкого картофеля (SPLCCaV) [ 3 ]
- Китайский вирус скручивания листьев сладкого картофеля (SPLCV-CN) [ 3 ]
- Вирус курчавости листьев сладкого картофеля (SPLCGV) [ 3 ]
- Скручивание листьев сладкого картофеля, вирус Гуанси
- Скручивание листьев сладкого картофеля, вирус Хэнань
- Вирус Лансароте скручиваемости листьев сладкого картофеля (SPLCLaV) [ 3 ]
- Скручивание листьев сладкого картофеля, вирус Сан-Паулу
- Скручивание листьев сладкого картофеля, вирус Сычуань 1
- Скручивание листьев сладкого картофеля, вирус Сычуань 2
- Скручивание листьев сладкого картофеля, вирус Южной Каролины (SPLCSCV) [ 3 ]
- Испанский вирус курчавости листьев сладкого картофеля (SPLCESV) [ 3 ]
- Вирус курчавости листьев сладкого картофеля (SPLCUV) [ 17 ] [ 3 ]
Кроме того, SPLCV связан с другими свиповирусами. Свееповирус относится ко всем бегомовирусам, выделенным из сладкого картофеля и других ипомеи . видов [ 4 ] Примеры включают вирус, ассоциированный с золотыми жилками сладкого картофеля (SPGVaV), вирус мозаики сладкого картофеля, вирус скручивания листьев ипомеи (ILCV), вирус легкой крапчатости сладкого картофеля (SPMMV). [ 3 ] [ 5 ]
Тропизм
[ редактировать ]Точный тип клеток, которые SPLCV инфицирует и вызывает заболевание, в настоящее время неясен.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Пардина, П. Родригес; Люке, А.; Ном, К.; Коломба, Э. Лопес; Дельгадо, С. Фуэнтес; Ди Фео, Л. (декабрь 2012 г.). «Первый отчет о вирусе скручивания листьев сладкого картофеля, заразившем сладкий картофель в Аргентине» . Заметки о австралазийских болезнях растений . 7 (1): 157–160. Бибкод : 2012AuPDN...7..157P . дои : 10.1007/s13314-012-0073-7 . S2CID 17275755 .
- ^ Лебенштайн, Гад; Тоттапилли, Джордж, ред. (2009). Сладкий картофель . дои : 10.1007/978-1-4020-9475-0 . ISBN 978-1-4020-9474-3 . [ нужна страница ]
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Кларк, Кристофер А.; Дэвис, Джеффри А.; Эббот, Джордж А.; Куэльяр, Уилмер Дж.; Источники, Второй; Кройце, Ян Ф.; Гибсон, Ричард Уильям; Мукаса, Сеттумба Б.; Тугуме, Артур К.; Тайро, Фред Донати; Валконен, Яри П.Т. (февраль 2012 г.). «Вирусы сладкого картофеля: 15 лет прогресса в понимании сложных заболеваний и борьбе с ними». Болезни растений . 96 (2): 168–185. doi : 10.1094/PDIS-07-11-0550 . ПМИД 30731810 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Ким, Дж.; Кил, Э.-Дж.; Ким, С.; Со, Х.; Бюн, Х.-С.; Парк, Дж.; Чунг, М.-Н.; Квак, Х.-Р.; Ким, М.-К.; Ким, К.-С.; Ян, Ж.-В.; Ли, К.-Ю.; Цой, Х.-С.; Ли, С. (декабрь 2015 г.). «Передача семенем вируса курчавости листьев сладкого картофеля ( Ipomoea batatas )» . Патология растений . 64 (6): 1284–1291. дои : 10.1111/ppa.12366 .
- ^ Перейти обратно: а б с Вальверде, Родриго А; Сим, Чонгук; Лотракул, Понгтарин (март 2004 г.). «Перенос вирусов сладкого картофеля белокрылкой». Вирусные исследования . 100 (1): 123–128. doi : 10.1016/j.virusres.2003.12.020 . ПМИД 15036843 .
- ^ «Вирус скручивания листьев сладкого картофеля» . keys.lucidcentral.org . Проверено 12 марта 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б Лотракул, П.; Вальверде, РА (11 августа 1999 г.). Клонирование ДНК-А-подобного геномного компонента вируса курчавости листьев сладкого картофеля: нуклеотидная последовательность и филогенетические взаимоотношения (Отчет).
- ^ Перейти обратно: а б с Луан, Ю Ши; Чжан, Хуан; Лю, Дэн Мэй; Ли, Вэнь Ли (октябрь 2007 г.). «Молекулярная характеристика изолята вируса курчавости листьев сладкого картофеля из Китая (SPLCV-CN) и его филогенетических связей с другими представителями семейства Geminiviridae». Гены вирусов . 35 (2): 379–385. дои : 10.1007/s11262-007-0084-1 . ПМИД 17318425 . S2CID 24131024 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Джексон, Д. Майкл; Линг, Кай-Шу; Симмонс, Элвин М.; Харрисон, Ховард Ф. (январь 2014 г.). «Борьба с вирусом скручивания листьев сладкого картофеля с помощью инсектицидов 1,2». Журнал сельскохозяйственной и городской энтомологии . 30 (1): 82–95. дои : 10.3954/JAUE12-13.1 . S2CID 84270881 .
- ^ Гутьеррес, К. (октябрь 1999 г.). «Репликация ДНК геминивируса» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 56 (3–4): 313–329. дои : 10.1007/s000180050433 . ПМЦ 11146802 . ПМИД 11212359 . S2CID 5821240 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Чжан, Шуо Чэн; Линг, Кай-Шу (июнь 2011 г.). «Генетическое разнообразие бегомовирусов сладкого картофеля в Соединенных Штатах и идентификация естественного рекомбинанта между вирусом скручивания листьев сладкого картофеля и вирусом скручивания листьев сладкого картофеля в Джорджии». Архив вирусологии . 156 (6): 955–968. дои : 10.1007/s00705-011-0930-2 . ПМИД 21302123 . S2CID 25480865 .
- ^ Фондонг, Винсент Н. (август 2013 г.). «Структура и функция белка геминивируса» . Молекулярная патология растений . 14 (6): 635–649. дои : 10.1111/mpp.12032 . ПМК 6638828 . ПМИД 23615043 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Би, Хуэйпин; Фан, Вэйцзюань; Чжан, Пэн (27 сентября 2017 г.). «Белок C4 вируса скручиваемости листьев сладкого картофеля регулирует сигнальный путь брассиностероидов посредством взаимодействия с AtBIN2 и влияет на мужскую фертильность у арабидопсиса» . Границы в науке о растениях . 8 : 1689. дои : 10.3389/fpls.2017.01689 . ПМЦ 5623726 . ПМИД 29021807 .
- ^ Прадхан, Бхубанешвар; Ван Тьен, Ву; Дей, Нрисингха; Мукерджи, Сунил Кумар (2017). «Молекулярная биология репликации ДНК геминивирусов» . Репликация вируса . Жадная наука. стр. 2–35. [ ISBN отсутствует ]
- ^ Перейти обратно: а б с Симмонс, Элвин М.; Линг, Кай-Шу; Харрисон, Ховард Ф.; Джексон, Д. Майкл (ноябрь 2009 г.). «Вирус скручивания листьев сладкого картофеля: эффективность приобретения, удержания и передачи Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae)». Защита урожая . 28 (11): 1007–1011. Бибкод : 2009CrPro..28.1007S . дои : 10.1016/j.cropro.2009.06.011 .
- ^ Фиалло-Оливе, Э.; Лапейра, Д.; Луро, Д.; Навас-Кастильо, Дж. (май 2018 г.). «Первый отчет о вирусе скручивания листьев сладкого картофеля и дельтаспутнике 1 скручивания листьев сладкого картофеля, заразившем Blue Morning Glory в Португалии» . Болезни растений . 102 (5): 1043. doi : 10.1094/PDIS-10-17-1667-PDN .
- ^ Вассва, П.; Отто, Б.; Марути, Миннесота; Мукаса, СБ; Монгер, В.; Гибсон, RW (декабрь 2011 г.). «Первая идентификация бегомовируса сладкого картофеля (свиповируса) в Уганде: характеристика, обнаружение и распространение» . Патология растений . 60 (6): 1030–1039. дои : 10.1111/j.1365-3059.2011.02464.x .