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
commelina yellow mottle v cauliflower mosaic virus rice tungro baciliform virus soybean chlorotic mottle v cassava vein mottle virus petunia vein-clearing virus
Linear dsDNA Viruses Family: Phycodnaviridae Genus: Chlorovirus
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 Genus: Betacryptovirus Family: Reoviridae Genus: Fijivirus Genus: Phytoreovirus Genus: Oryzavirus Family: (?) Genus: Varicosavirus Family: Endoviridae? Genus: Endornavirus
white clover cryptic virus 1 white clover cryptic virus 2 Fiji disease virus wound tumor virus rice ragged stunt virus lettuce big -vein associated virus Vicia faba endornavirus
Systém rostlinných virů Positive ssRNA Viruses Family: Comoviridae Genus: Comovirus Genus: Fabavirus Genus: Nepovirus Genus: Cheravirus Genus: Sadwavirus Family: Potyviridae Genus: Potyvirus Genus: Rymovirus Genus: Macluravirus Genus: Ipomovirus Genus: Bymovirus Genus: Tritimovirus Family: Sequiviridae Genus: Sequivirus Genus: Waïkavirus
cowpea mosaic virus broad bean wilt virus 1 tobacco ringspot virus cherry rasp leaf virus satsuma dwarf virus potato virus Y ryegrass mosaic virus maclura mosaic virus seet potato mild mottle v barley yellow mosaic v wheat streak mosaic virus parsnip yellow fleck virus rice tungro spherical virus
Systém rostlinných virů Positive ssRNA Viruses Family : Luteoviridae Genus: Luteovirus Genus: Enamovirus Genus: Polerovirus Genus: Umbravirus Family: Tombusviridae Genus: Aureusvirus Genus: Avenavirus Genus: Carmovirus Genus: Dianthovirus Genus: Necrovirus Genus: Panicovirus Genus: Pelarspovirus Genus: Tombusvirus Genus: Machlomovirus
barley yellow dwarf virus pea enation mosaic virus potato leaf roll virus carrot mottle virus pothos latent virus oat chlorotic stunt virus carnation mottle virus carnation ringspot virus tobacco necrosis virus panicum mosaic virus pelargonium ringspot virus tomato bushy stunt virus maize chlorotic mottle virus
Systém rostlinných virů Positive ssRNA Viruses Family (?) Genus: Tobamovirus tobacco mosaic virus Genus: Tobravirus tobacco rattle virus Genus: Hordeivirus barley stripe mosaic virus Genus: Furovirus soil-borne wheat mosaic virus Genus: Potamovirus potato mop-top virus Genus: Pecluvirus peanut clump virus Genus: Benyvirus beet necrotic yellow vein virus Family: Bromoviridae Genus: Alfamovirus alfalfa mosaic virus Genus: Ilarvirus tobacco streak virus Genus: Bromovirus brome mosaic viru Genus: Cucumovirus cucumber mosaic virus Genus: Oleavirus olive latent 2 virus Genus: Ourmiavirus ourmia melon virus Genus: Idaeovirus raspberry bushy dwarf virus
Positive ssRNA Viruses
Systém rostlinných virů Family: Closteroviridae Genus: Ampelovirus Genus: Closterovirus Genus: Crinivirus Family: Tymoviridae Genus: Maculavirus Genus: Marafivirus Genus: Tymovirus Family:Flexiviridae Genus: Allexivirus Genus: Capillovirus Genus: Carlavirus Genus: Foveavirus Genus: Mandarivirus Genus: Potexvirus Genus: Trichovirus Genus: Vitivirus Family (?) Genus: Sobemovirus
grapevine leafroll-associated 3 beet yellows virus lettuce infectious yellows virus grapevine fleck virus maize rayado fino virus turnip yellow mosaic virus shallot virus X apple stem grooving virus carnation latent virus apple stem pitting virus Indian citrus ringspot virus potato virus X apple chlorotic leaf spot virus grapevine virus A southern bean mosaic virus
Systém rostlinných virů Negative ssRNA Viruses Family: Rhabdoviridae Genus: Nucleorhabdovirus Genus: Cytorhabdovirus Family: Bunyaviridae Genus: Tospovirus Genus: Tenuivirus Genus: Ophiovirus
potato yellow dwarf virus lettuce necrotic yellows virus tomato spotted wilt virus rice stripe virus 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.
