Növénypatogén vírusok. Általános tulajdonságok

Átírás

1 Növénypatogén vírusok Általános tulajdonságok

2 A legfontosabb növénypatogén szervezetek Vírusok: fertőző genetikai információk, olyan nukleoproteidek, amelyek a sejtek belsejében a fehérje és nukleinsav anyagcserét parazitálják Baktériumok: önálló, heterotróf táplálkozású, a növények sejtközötti állományában élő, mikroszkópikus méretű, prokariótikus (valódi sejtmag nélküli), biotróf vagy nekrotróf szervezetek Gombák: valódi sejtmagvú (eukariótikus) szervezetek, a növény feszínén vagy sejtjeiben, biotróf és nekrotróf életmóddal 2

3 Rembrandt és a Rembrandt tulipánok

4 Carolus Clusius 1576 Tulipán színtörés

5 A dohány mozaik vírus fertőzés tünete dohányon Adolf Mayer ( )

6 A legfontosabb virológiai felfedezések I Stanley: A TMV parakristályos tisztítása, a fehérje természet bizonyítása 1937 Bawden és Pirie: A vírusok fertőző nukleoproteidek 1939 Kausche et al., és Tsugita et al. : A TMV elektronmikroszkópos képe

7 Dimitrij Ivanovskij ( ) A dohány mozaik betegség kórokozó jellege A kórokozó szűrése baktérium szűrőn A fertőzőképesség megőrzése A virológia tudomány terület megalapozója

8 A legfontosabb virológiai felfedezések II Watson és Crick: A DNS kettős spirál 1956 Gierer et al.: Az RNS fertőzőképessége 1971 Diener: A viroidok elkülönítése 1980 Hirth et al., Hull et al. A karfiol mozaik vírus (CaMV) DNS bázisösszetétele 1982 Goelet et al. : A dohány mozaik vírus (TMV) bázissorrendje

9 Watson és Crick munkássága A DNS spirál, mint örökítő anyag szerkezetének megállapítása (Nobel díj) A TMV parakristályos szerkezetének vizsgálata Az RNS egyszálú szerkezetének megalkotása

10 A növénypatogén vírusok felépítése Glükoprotein burok (ritka) Köpenyfehérje (CP) burok, kis alegységekből áll, elsősorban védelmi feladatokat lát el Nukleinsav genom: Fertőző genetikai információ. A tulajdonságokat a nukleotid bázisok sorrendje adja meg - Egyszálú DNS (nagyon ritka) - Kétszálú DNS (ritkább, kb %) - Egyszálú RNS (a leggyakoribb, 70-80%) - Kétszálú RNS (ritka)

11 A vírus életciklusa Szabályos felépítésű, szabályos szerkezetű (szimmetriájú) inaktív virionok Replikáció folyamatában levő ún. vegetatív vírusok átmeneti szerkezeti tulajdonságokkal A virionok általában a fertőzött szövetekben raktározódnak, felhalmozódnak, a növényben elterjednek, vektorok terjesztik

12 A vírusok fertőző nukleoproteidek A vírusok az élő és az élettelen határán lévő, fertőző betegségeket okozó obligát (azaz feltétlen) paraziták, egyféle típusú nukleinsav genomot (vagy DNS-t vagy RNS-t) tartalmaznak, amelyet köpenyfehérje burok vesz körül. A virionok fénymikroszkóppal nem láthatók, a vírusoknak önálló anyagcseréjük nincs, csak az élő szövetekben replikálódnak (sokszorozódnak) a gazdanövény fehérje és nukleinsav anyagcseréjét felhasználva építik fel saját anyagaikat

13 A virionok alakja Izometrikus virionok, síklapokkal határolt, a szabályos kristályrendszernek megfelelő felépítésűek, ahol a rácspontokban vannak a köpenyfehérje alegységek. A nukleinsav a virionok belsejében felcsavarodva helyezkedik el. Lehetnek egy- és több komponensűek Helikális virionok, felépítésük alapja a nukleinsav csigavonal szerinti lefutása (helix), amelyet köpenyfehérje alegységek vesznek körül. Merev pálcika, vagy fonál alakúak. Lehetnek egy- és több komponensűek

14 A vírusgenom szerveződési formái Egykomponensű (osztatlan genomú), pl. TMV, CaMV Több komponensű (osztott genomú), pl. Tehénborsó mozaik vírus (CpMV), Rozsnok mozaik vírus (BMV), stb. Az osztott genomú vírusok csak az összes komponens egyidejű, egy sejtben történő jelenlétekor fertőzőképes, a tulajdonságok megosztottsága miatt

15 A dohány moszaik vírus (TMV) virionjai webs.wichita.edu A TMV merev, helkális virionjai (kb. 300 nm hosszú, 20 nm átmérőjű cső), osztatlan genomú

16 Az uborka mozaik vírus (CMV) izometrikus virionjai Az uborka mozaik vírus virionjaiban (30 nm) három különböző méretű genomi nukleinsav (RNS) van

17 A vírusok alaptípusai Kettősszálú DNS vírusok (pl. Caulimovirus) Egyszálú DNS vírusok (pl. Geminivirus) Kétszálú RNS vírusok (pl. Reovirus) Egyszálú + RNS vírusok (pl. Tobamovirus) Egyszálú RNS vírusok (pl. Tospovirus)

18 A vírus csoportok hagyományos felosztása A genom DNS vagy RNS, egyszálú vagy kétszálú - Az RNS pozitív vagy negatív - A virion szimmetria helikális vagy izometrikus - A genom osztott vagy osztatlan, - Glükoprotein burok van, vagy nincs

19 A vírusbetegségek azonosítási módszerei Tüneti meghatározás Segédeszközök: fénymikroszkóp, elektronmikroszkóp, Tiszta tenyészetek (vírusok esetén in vivo kultúrák) vizsgálata Élő növényen (in vivo) történő vizsgálatok Biokémiai módszerek (a fehérjék és nukleinsavak szerkezetén alapuló módszerek)

20 A tünettani megfigyelések célja A beteg növény felismerése a kórkép alapján A kiváltó tényezők (kórokok) azonosítása (kórisme - diagnosztika) A védekezési módszer kiválasztása Sajnos a betegség tünetek önállóan nem alkalmasak a vírusok azonosítására, hanem kiegészítésre szorulnak más módszerek eredményeivel

21 A vírustünetek csoportosítása Makroszkópos (látható) tünetek - Lokális (a fertőzés helyén alakulnak ki) - Szisztémikus (a fertőzéstől távol alakul ki) Mikroszkópos tünetek - Fénymikroszkópos (zárványok) - Elektronmikroszkópos (zárványok, szövettani elváltozások)

22 A lokális tünetek típusai Lokális klorózisok (sárgulások) Lokális nekrózisok (elhalások), hiperszenzitív reakciók (HR) Keményítő léziók

23 Lokális klorózisok (TSWV)

24 Lokális nekrózisok (TMV)

25 A paprika L génjei ellenálló képességet eredményeznek

26 Szisztémikus tünetek Szisztémikus (általános) klorózis Csíkozottság, mozaikfoltosság, Deformáció (levél-, virág-, termés torzulások) Nekrózisok (levél-, szár-, csúcselhalás) Virág színtörés Gyűrűsfoltosság (leveleken, termésen) Gyökérburjánzás (rizománia) Törpülés

27 Szisztémikus vörösödés sárgulás és (WDV és BYDV)

28 Szisztémikus csíkos mozaik tünetek (BSMV és MDMV)

29 Szisztémikus mozaikfoltosság (TYMV)

30 Mozaikfoltosság (PepMV)

31 A Cuscuta fajok is lehetnek vírusvektorok

32 Enációk (PDV) Prune dwarf virus enációi

33 Levélsodródás tünetek szőlőn (GLRaV)

34 Érkivilágosodás (ApMV)

35 Gumónekrózis burgonyán és érnekrózis dohányon (PVY NTN )

36 A PNRSV sokktünete

37 Klorótikus foltok (PepMV)

38 A szilvahimlő tünetei (PPV)

39 A szilvahimlő fertőzés tünetei kajszin (PPV)

40 Lázfoltosság tünetek paprikán (TSWV) Fotó: Csilléry G.

41 Mikroszkópos tünetek Fénymikroszkópos tünetek (zárványok, nekrózisok, Igel-Lange teszt) Elektronmikroszkópos képek - Virionok alakja, nagysága - Immuno-elektronmikroszkópia - Zárványok - Szövettani elváltozások

42 Segédeszközök: fénymikroszkóp, elektronmikroszkóp Fénymikroszkópos módszerek a zárványok kimutatására, Igel-lange teszt Elektronmikroszkópos felvételek a virionok alakját és nagyságát határozzák meg Elektronmikroszkóp alkalmazása a zárványok finom szerkezetének vizsgálatára Elektronmikroszkópos vizsgálatok a szövettani elváltozások leírásában Immuno-elektron mikroszkópia hasonló morfológiájú virionok elkülönítésére

43 Tiszta tenyészetek vizsgálata Vírusok esetében a mesterséges táptalajon készített tiszta tenyészet mást, in vivo kultúrát jelent Egyléziós in vivo kultúrák készítésével genetikailag tiszta populációk hozhatók létre Egy lézió kivágva és szisztémikus gazdanövényre inokulálva tiszta tenyészetnek tekinthető

44 Vizsgálatok élő növényeken (in vivo) Lokális léziók (nekrózisok), egyléziós kultúrák, a fertőzőképesség mennyiségi meghatározására Kevert izolátumok elválasztása szeparáló növényekkel (csak az egyik vírus szisztemizálódik) Indikátor növények alkalmazása a vírusok, illetve a vírustörzsek elválasztásában

45 Biokémiai módszerek Vírusok tisztítása (szűrés, derítés, kicsapás, oldás, differenciált centrifugálás, dialízis, stb.) Fehérjék elválasztása elektroforézissel Szerológiai vizsgálatok Aminosav analízis Nukleinsavak kivonása és elkülönítése Nukleinsavak felszaporítása (PCR formák) DNS másolat készítése RNS-ről (reverz traszkriptáz) Nukleinsavak bontása (restrikciós endonukleázok) Nukleotid szekvenciák meghatározása

46 Cukor-grádiens ultracentrifugálás az osztott genomú (multikomponens) vírusok virion típusainak elkülönítésére

47 Szerológiai alapfogalmak Antigének (nagy molekulatömegű lipid, szénhidrát, fehérje) epitóp meghatározó részek Antitestek (ellenanyag) képződése (IgG, IgM) fajlagos fehérjék paratóp részekkel Antigén-antitest fajlagos (specifikus) reakciói: agglutináció, precipitáció, immuno-diffúzió (gélben)

48 Szerológiai reakciók Immuno-diffúzió (gélben) Immuno-elektronmikroszkópia Immuno-elektroforézis ELISA (Enzyme linked immuno sorbent assay) Immuno blotting (Western blot, dot blot, tissue blot)

49 Nyúl immunizálása (MDMV)

50 Agar gél diffúziós teszt (TAV, CMV) Fotó: Beczner L.

51 ELISA módszer alkalmazása vírusok kimutatására

52 A vírusok természetes terjedési módjai Mechanikai átvitel (sebzéssel) Mag és pollen átvitel Vegetatív szaporító szervekkel (gumók, hagymák, stb.), Átvitel vektorokkal - Szúró-szívó szájszervű rovarokkal (levéltetvek, kabócák, tripszek, aknázók, molytetvek, stb.) - Rágó szájszervű bogarakkal - Fonálférgekkel - Talajlakó gombákkal - Élősködő növényekkel (aranka fajokkal)

53 Mechanikai átvitel (inokuláció)

54 Vírusátvitel a növényápolási munkák során

55 Dohány vírusok terjedése tetejezéssel

56 Vírusátvitel kertészeti oltással

57 Kertészeti oltás és eredménye (RBDV)

58 A magátvitel formái Külső magátvitel: Csak a perikarpium, a magvak külső felülete fertőződik, ezért csávázással megszüntethető Belső magátvitel: többnyire a fertőző pollenből származik, de az endospermiumot is érintheti, tehát a csávázás nem eredményes

59 Belső magátvitel (BCMV) Egészséges Fotó: Beczner L. Fertőzött

60 Főbb vírusvektor csoportok Levéltetvek (pl. Burgonya levélsodródás vírus, PLRV) Kabócák (pl. Búza törpülés vírus, WDV) Aknázólegyek (pl. Tarlórépa göndörödés vírus, TuCrV) Üvegházi molytetvek (pl. Paradicsom sárga göndörödés vírus, TYLCV) Pajzstetvek (pl. Szőlő levélsodródás vírus, GLRV) Levélatkák (pl. Búza csíkos mozaik vírus, WSMV) Tripszek (pl. Paradicsom bronzfoltosság vírus, TSWV) Bogarak (pl. Burgonya X vírus, PVX) Poszméhek (pl. Pepino mozaik vírus, PepMV) Fonálférgek (pl. Szőlő fertőző leromlás vírus, GFLV) Aranka átvitel (pl. Uborka mozaik vírus, CMV)

61 Vírusátvitel vetésfehérítő bogarakkal (BMV) Fotók: Szabolcs J.

62 A burgonyabogár a burgonya X vírus vektora

63 A rizománia tünetei és vektora (Polymyxa betae)

64 A Cuscuta fajok is lehetnek vírusvektorok

65 A vektorátvitel szúró-szívó szájszervű rovarokkal Szájszervvel (nyállal). A virionok a szájszervhez tapadnak. Átvitel nem perzisztens módon (csak néhány szívás erejéig marad a vektorban) Perzisztens átvitel (hosszabb ideig fennmarad a vektorban) - Cirkulatív (csak fennmarad, de a vektor testében felhígul, csökken) - Propagatív (a vektor testében replikálódik, tehát maradandó). Ez esetben a vektor is gazdaszervezetnek tekinthető, átmenet a növénypatogén és állatpatogén vírusok között

66 A nem perzisztens vírusátvitel jellemzői A virion köpenyfehérje a szúró-szívó szájszerv belsejéhez tapad, pl. segítő, helper fehérjék (HC) segítségével Néhány próba szívás után az átvitel megszakad Az éheztetés javítja az átvitel eredményességét A vedlés megszünteti az átviteli képességet

67 A perzisztens vírusátvitel jellemzői A táplálkozás során felvett virionok a nyállal a bélcsatornába jutnak Az utóbél falát aktív módon áttörve a virionok a hemolimfába kerülnek A hemolimfa passzív úton szállítja a virionokat a nyálmirigyekhez A nyálmirigybe kerülés is aktív folyamat A nyálmirigyekből a fertőző táplálkozás során a virionok a növénybe jutnak

68 Az átviteli formák gyakorlati következményei A nem perzisztens átvitel azonnali átvitelt jelent, ideje kiszámíthatatlan, de rövid ideig tart, nehéz a kémiai védekezést előre jelezni és végrehajtani A perzisztens átvitel lappangási ideje lehetőséget ad a vektorok előrejelzésére, viszont hosszú ideig tarthat

69 A vírusgenom szerveződése és megnyilvánulása A vírusgenom szabályos, az adott rendszertani egységnek megfelelően szervezett elrendezésű Minden, a replikációhoz szükséges információt tartalmaz (amit kiegészíthet a gazdaszervezet) Megnyilvánulása a genomban foglalt információk kifejeződését jelenti kódolt fehérjék formájában A vírusgenomban felesleges ismétlések nincsenek

70 A vírus nukleinsav tulajdonságai A vírus RNS-ek jellegzetes végződései az RNS 5 - végen: - 7 metil guanozin sapka (cap), vagy - VPg (Vírus genomhoz kötött protein) az RNS 3 - végen: - trns szerű vég, vagy - poly-a (adenin) farok (replikáz felismerési hely) Fehérjét kódoló nyílt leolvasási szakaszok (ORF open reading frame) Fehérjét nem kódoló szakaszok

71 A vírus nukleinsav tulajdonságai II. Nélkülözhetetlen vírusgének - replikáz (RNS- függő RNS polimeráz), - helikázok (térszerkezetet módosítják), - köpenyfehérje gén (CP), - belső terjedést segítő gén (MP), - külső elterjedést segítő gén (HC), Közös génműködés egy feladatra (pl. MP)

72 A vírusreplikáció alapfolyamatai Bejutás Proteinburok elvesztése, korai transzláció, replikáz Nukleinsavak szintézise Transzláció Fehérjék szintézise Virionok összeépülése Terjedés a növényen belül

73 A replikáció alapfolyamatai A virionok passzív bejutása és proteinburok elvesztése, kötődés a replikáció helyén Közvetlen transzláció: korai termékek megjelenése (pl. replikáz enzim) Szubgenomi RNS-ek képződése (esetleges) Új RNS szálak szintézise Kései transzlációs termékek: MP, CP szintézise Összeépülés: felismerés az RNS és a CP között Terjedés a növényen belül

74 A TMV replikációs stratégiája Citoplazmában. A gazdanövény replikációs faktorának is szerepe van Átolvasásos fehérjék szintézise (ORF1-126 és ORF2 183 KD) polimeráz enzim ORF3 (54 kd) néma Szubgenomi RNS-ek szintézise: - I2 RNS- ORF4 (30 kd) MP és - srns (LMC) ORF5 (17,6 kd) CP

75 A tehénborsó mozaik vírus (CPMV) replikációja Replikáció a citoplazmában VPg az RNS 5 végén, polya a 3 végen Osztott genom (M és B komponensek) Replikáz enzim a B komponensben (110 kd) Az M és B komponensek külön replikálódnak (két ORF) A fehérjék (105 és 202 kd) transzláció utáni hasadása (B 32 kd proteáz)

76 A rozsnok mozaik vírus (BMV) replikációja Replikáció a citoplazmában Osztott genom: B (RNS1), M (RNS3 és sgrns4), L (RNS2) és T(üres) 7 mg cap az 5 végen, trns a 3 végen Minden RNS szálon egy-egy gén, azaz egy ORF van (RNS3 kivétel, ahol két gén) CP termelés a sgrns-ről történik Hatékony CP termelés, hetero-enkapszidáció lehetősége

77 Replikációs stratégiák: PVY Citoplazmában replikálódik, egyszálú RNS Egykomponensű, VPg, illetve polya végekkel Poliproteint képez,transzláció utáni autoproteolízissel hasad szét alegységekre P1-proteáz, HC-helper komponens (proteáz), P3?, 6K 1 és 6K 2 membrán kötés, CI (citoplazmikus zárvány, helikáz), NIa (sejtmag zárvány, proteáz), NIb- (sejtmag zárvány, polimeráz), VPg és CP Felesleges fehérjék zárványokban. Kevés CP

78 A karfiol mozaik vírus (CaMV) replikációja dsdns, minikromoszóma formában a sejtmagban 35S RNS, mint teljes transzkripciós termék Reverz transzkriptáz, DNS szálat épít DNS szálak képzése a viroplazmában ORFI. -37 kd sejtfalból (MP), ORFII. és ORFIII. 18kD HC és 15 kd strukturális fehérje, ORFIV kd (pro- CP) 42 kd, ORFV. Reverz traszkriptáz, ORFVI. viroplazma, ORFVII. és VIII. ismeretlen

79 A Gemini vírusok replikációja Bab aranysárga mozaik vírus (Bean golden mosaic virus) két, de nem azonos DNS szál Arginin-timin gazdag hurok, és nem kódoló közös szakaszok Virion szál és komplementer szál Forgó kerék (rolling circle) mechanizmus Replikáció a sejtmagban

80 Paradicsom bronzfoltosság vírus (TSWV) replikációja Kettős külső glüköprotein burok Az L- RNS negatív, az M és S ambiszenz (kettős polaritású, +/-) Fehérjék átírása részben közvetlenül, részben mrnsek segítségével valósul meg Replikáció a viroplazmában Burok építése az endoplazmatikus retikulumból

81 A szatellit vírusok és szatellit RNS-ek replikációja A szatellit vírusok külön virionban vannak, a szatellit RNS-ek a helper vírus virionjaiban enkapszidálódnak A replikációt a helper vírus RNS replikáza végzi, a satrns csak a köpenyfehérjét kódolja (vagy azt sem) A satrns visszaszorítja a helper RNS replikációját Módosítják (gyengítik vagy súlyosbítják) a tüneteket Biológiai (biotechnológiai) védekezésre használhatók

82 A defektív, interferáló (DI) vírusok A defektív vírusok a replikáció hibás termékei, önállóan működésképtelenek Autokatalízis, vagy a polimeráz átugrásának termékei Interferáló és tünetmódosító hatásúak lehetnek (DI) Biológiai (biotechnológiai) védekezésre alkalmasak

83 A legfőbb replikációs stratégiák Egyetlen poliprotein képzése (pl. PVY) Gyenge stop kodon átolvasása (TMV) A genom osztottsága (CpMV, BMV) Szubgenomi RNS-ek képzése (TMV, BMV) Váltott leolvasási szakaszok (TSWV)

84 A vírusok rokonsága, törzsfejlődése Egyes vírus csoportok jellegzetes végei hasonlóak Hasonló génszerveződés, konzervált szekvenciák az egyes rendszertani egységekben Azonos (vagy hasonló) replikációs stratégiai megoldások A rendszerezés alapja a replikációs stratégia és nem a morfológiai tulajdonságok azonossága, vagy a növény- vagy állatpatogén jelleg

85 A Sindbis vírus szupercsalád növénypatogén típusai Dohány mozaik vírus (Tobacco mosaic virus) TMV, Lucerna mozaik vírus (Alfalfa mosaic virus), AMV Rozsnok mozaik vírus (Brome mosaic virus), BMV, stb. Azonos génszerveződés és replikációs stratégia, hasonló konzervált szakaszok

86 A Picarnovirusok szupercsaládja Tehénborsó mozaik vírus (Cowpea mosaic virus, CPMV) Burgonya Y vírus (Potato Virus Y, PVY) Paradicsom fekete gyűrűs vírus (Tomato black ring virus, TBRV)

87 A Luteovirusok, mint átmeneti típusok Burgonya levélsodródás vírus (Potato leafroll virus, PLRV), Árpa csíkos mozaik vírus (Barley stripe mosaic virus, (BSMV), Paradicsom bokros törpülés vírus (Tomato bushy stunt virus TBSV)

88 Pararetro vírusok Karfiol mozaik vírus (Cauliflower mosaic virus, CaMV)

89 Evolúciós lehetőségek Közös eredetű (monofiletikus) Különböző eredetű, közös fejlődésű (polifiletikus), koevolúció során lett hasonló Egymástól függetlenül alakult ki transzdukcióval átvett génekkel

90 Evolúciós erők a vírusok fejlődésében Génkárosító (mutációs) erők, ütés Reparáló mechanizmusok ellenére tévedések (RNS- DNS) Rekombinációk révén hiányos szekvenciák (DI) is létre jöhetnek Multikomponens vírusoknál génkicserélődés lehetősége (pszeudo rekombináció) Hetero-enkapszidáció lehetősége

91 A viroidok A viroidok olyan fertőző, a vírusokhoz hasonló (szubvirális) növénypatogén kórokozók, - amelyek köralakú DNS-t tartalmaznak genomjukban, - a genom kis méretű, kb. 350 nukleotid nagyságú, - nincs köpenyfehérje burkuk, - általában sebeken keresztül, vegetatív úton vagy kertészeti oltással terjednek

92 Theodor O. Diener a viroidok felfedezője Potato spindle tuber viroid

93 Főbb viroid csoportok Pospiviroid: pl. burgonya orsóalakú gumójúság viroid (Potato spindle tuber viroid, PSTVd) Asunviroid: pl. Avokádó napfoltosság viroid (Avocado sunblotch viroid ASBVd) Pelamoviroid: pl. Őszibarack látens mozaik viroid (Peach latent mosaic viroid, PLVd)

94 A vírusok elleni védekezés alapjai A replikáció során a vírusok gazdaszervezet fehérje és nukleinsav anyagcseréjét parazitálják, azok szerveit és anyagait használják fel Gyakorlatilag a vírusbeteg növény természetes úton genetikailag módosított növénynek tekinthető A szoros genetikai kapcsolat közvetlen (kémiai) megváltoztatására csak csekély lehetőség van A védekezés közvetett módszereket használ fel, elsősorban a megelőzésre összpontosít

95 A vírusok elleni védekezés fő területei Genetikai védelem: rezisztens /vagy toleráns fajták nemesítése, genetikailag módosított növények Agrotechnikai védelem: - diszpozíciós profilaxis: a növény élettani állapotán keresztül nyújt védelmet, - infekciós profilaxis: a fertőzés megelőzésén alapul Kémiai: antivirális és rezisztencianövelő anyagok alkalmazása

96 A rezisztenciára nemesítés formái Rezisztenciára nemesítés hagyományos módszerekkel: válogatás, keresztezés, új válogatás (szelekció) Rezisztenciára nemesítés biotechnológiai úton: genetikailag módosított növények: -kórokozótól származtatott rezisztencia és -rezisztenciagének mesterséges beépítése

97 Génsebészeti kihívások a virológiában Egyes gének működésének, fehérje termékeik megismerése Rokonsági viszonyok feltárása a nukleotid szekvencia rokonság alapján Kimutatási reakciók fejlődése (PCR) Genetikailag módosított (GMO) növények előállítása

98 Fertőzőképes transzkriptum készítése Vírus RNS felszaporítása és tisztítása Komplementer (cdns) szál készítése reverz transzkriptázzal A cdns szálak kialakítása PCR-rel és ezek felszaporítása baktérium plazmidban Fertőzőképes forma kialakítása bakteriofág promóter (T7, SP6, T3 vagy CaMV 35S RNS promóter) beépítésével Linearizálás (szál elvágása) Promótert felismerő DNS-függő RNS polimerázzal RNS transzkriptum készíthető Cap vagy Vgp biztosítása a fertőzőképességhez

99 A fertőzőképes transzkriptum bejuttatása a növénybe Mechanikai inokuláció fertőzőképes cdns-sel Génbelövés (génpuska) növénybe vagy szövetbe Agroinfiltráció (Ti plazmid) szövettenyészetbe

100 Patogén eredetű védelem kialakítása (PDR) Vírus eredetű génekkel: (köpenyfehérje génnel, replikáz génnel, mozgásfehérje génnel, proteázokkal stb.) Egyébb nukleinsavakkal: - szatellit RNS-ekkel, - nem kódoló szakaszokkal, - defektív interferáló nukleinsavakkal, - antiszensz formákkal, - ribozimokkal

101 A rezisztencia gének közvetlen felhasználása Természetes klónszelekció Protoplaszt fúziók (pl. Solanum brevidens x S. tuberosum) Rezisztencia gének felkutatása és mesterséges (génsebészeti) beépítése (N, Tm, L)

102 Elképzelések a rezisztencia gének működéséről A fertőzést gátló szerkezeti v. kémiai anyagokat termelnek Olyan anyagokat termelnek, amelyek inaktiválják a betegség kialakításához szükséges anyagokat Megváltoztatják a patogenezis célmolekuláit A rezisztencia gének a receptor géneket aktiválják, azok azonosítják a patogént

103 A PDR felhasználásának környezeti veszélyei Megnő a kórokozó patogenitása (rekombináció) Megváltozik a növény fogékonysága (egy új patogénnel szemben) Hetero- vagy transzenkapszidáció (vektor átvihetőség kialakulása) Génszóródás (GMO növények pollenjével) Génerózió (fajtaválaszték csökkenése, a génállomány elszegényedése)

104 Az agrotechnikai védelem lehetőségei Egészséges vetőmag használata Harmonikus növénytáplálás Izolált palántanevelés Izolált termesztési módok Vektorok előrejelzése Gyomok eltávolítása Termesztési fegyelem betartása

105 Talajfertőtlenítés gőzöléssel

106 Üvegház előkészítése palántaneveléshez

107 Fóliasátor előkészítése

108 Dohány palántanevelés hagyományos módon

109 Modern palántanevelés üvegházban

110 Folyadék-kultúrás paradicsomtermesztés

111 Gyomos dohányültetvény

112 Ragacsos csapdák tripszek előrejelzésére

113 Levéltetű szívócsapda típusok

114 Sárgatál csapdák a levéltetvek előrejelzésére

115 Azonos (hasonló) kultúrák kerülése egymás mellett

116 Izolált termesztés üvegházban

117 Vírusok elleni biológiai védekezés gyengített vírustörzzsel

118 Hulladékok helyes tárolása

119 Hulladékok helytelen tárolása

120 Rendetlenség, a higiénés szabályok mellőzése

121 Rendetlenség

122 Fegyelmezett termesztés

123 A higiénés szabályok betartása eredményhez vezet

124 Kémiai védekezés (ha már minden lehetőség kimerült) Védekezés a levéltetvek és más vektorok ellen Rezisztencia növelő anyagok használata Antivirális anyagok és kemoterápiás szerek

125 Növénypatogén vírusok Részletes rész (vírus kórokozók, vírusbetegségek)

126 1. A legfontosabb egyszálú (ssrns) pozitív vírusok Pálcika alakú virionok és típus képviselőjük Tobamovirus - Tobacco mosaic virus Tobravirus - Tobacco rattle virus Hordeivirus - Barley stripe mosaic virus Furovirus - Soilborne wheat mosaic virus Pecluvirus - Peanut clump virus Pomovirus - Potato mop top virus Benyvirus - Beet necrotic yellow vein virus

127 2. A legfontosabb egyszálú (ssrns) pozitív vírusok Fonál alakú virionok és típus képviselőjük Carlavirus Carnation latent virus Capillovirus Apple stem growing virus Potexvirus Potato virus X Allexivirus Shallot virus X Trichovirus Apple chlorotic leafspot virus Foveavirus Apple stem pitting virus Vitivirus - Grapevine virus A Potyvirus - Potato virus Y Closterovirus - Beet yellows virus

128 3. A legfontosabb egyszálú (ssrns) pozitív vírusok Izometrikus virionok és típus képviselőjük Tombusvirus - Tomato bushy stunt virus Carmovirus - Carnation mottle virus Dianthovirus - Carnation ring spot virus Luteovirus - Barley yellow dwarf virus Polerovirus - Potato leafroll virus Enamovirus - Pea enation mosaic virus Sobemovirus - Southern bean mosaic virus Tymovirus - Turnip yellow mosaic virus

129 4. A legfontosabb egyszálú (ssrns)pozitív vírusok Izometrikus multikomponens virionok és képviselőjük Comovirus - Cowpea mosaic virus Fabavirus - Broad bean wilt virus Nepovirus - Tobacco ring spot virus Bromovirus - Brome mosaic virus Cucumovirus - Cucumber mosaic virus Ilarvirus - Tobacco streak virus Alfamovirus - Alfalfa mosaic virus

130 5. A legfontosabb kétszálú (dsrns) pozitív vírusok Reoviridae Phytoreovirus - Wound tumor virus Fijivirus - Fiji disease virus Oryzavirus - Rice ragged stunt virus Partitiviridae Alphacryptovirus - White clower crypto virus 1 Betacryptovirus - White clower crypto virus 2 Varicosavirus - Lettuce big-vein virus

131 6. A legfontosabb negativ szálú (ssrns) vírusok Cytorhabdovirus - Lettuce necrosis wellows virus Nucleorhabdovirus - Potato yellow dwarf virus Tospovirus - Tomato spotted wilt virus Tenuivirus - Rice stripe virus Ophiovirus - Citrus psorosis virus

132 7. A legfontosabb DNS vírusok Kétszálú (dsdns) vírusok és típus képviselőjük Caulimovirus - Cauliflower mosaic virus Badnavirus - Commelina yellow mottle virus Egyszálú (ssdns) vírusok Curtovirus - Beet curle top virus Mastervirus - Maize streak virus Begomovirus - Bean golden mosaic virus Nanovirus - Subterran clover stunt virus

133 Tobacco mosaic virus (TMV) Dohány mozaik vírus csoport, mintegy 12 rokon vírussal 300 x 18 nm merev, helikális pálcika alakú stabil virionok, 2130 protein alegységgel borított Mintegy 6400 nt, egyszálú RNS Mechanikailag, sebeken keresztül terjed Mozaikfoltosságot, klorózist, levéldeformációt okoz Fertőzi a dohányt, a paprikát, paradicsomot Védekezés rezisztens fajtákkal, higiénés szabályok betartásával

134 Tobamovírusok Tobacco mosaic virus Tomato mosaic virus Pepper green mottle virus Pepper mild mottle virus Obuda pepper virus Odontoglossum ring spot virus

135 A dohány mozaik vírus (TMV) tünetei dohányon

136 Tobacco rattle virus (TRV) Dohány sömör vírus Két komponensű, helikális, merev pálcika alakú virionok (190 és nm x 22 nm) RNS1 6.8 kb., RNS2 1,8-4,5 kb. Nematódákkal (Trichodorus, Paratrichodorus), mechanikai úton és gumókkal terjed Fertőzi a dohányt (sömör, nekrózis), a burgonyát (bemélyedő gyűrűs foltok a gumókon) Fertőzésekor azon a helyen a burgonya évekig nem termeszthető

137 Barley stripe mosaic virus (BSMV) Árpa csíkos mozaik vírus Három komponensű, helikális, merev, pálcika alakú virionok ( x 20 nm) Gabonaféléken okoz klorózist, törpülést mozaikos csíkokat, nekrózist, gazdasági kárt Mechanikailag, pollennel és maggal is terjed Védekezés egészséges vetőmaggal

138 Az árpa csíkos mozaik vírus tünetei

139 Beet necrotic yellow vein virus Cukorrépa nekrotikus sárga-erűség vírus, a rizománia kórokozója Két pálcika alakú virionja nm és nm hosszú nm vastag Cukorrépát és a libatopféléket fertőzi, törpülést, gyökérburjánzást, jelentős termésveszteséget okoz Polymyxa betae (Plasmodiophoraceae) gombával terjed Védekezés: egészséges vetőanyag, rezisztens fajta

140 A rizománia tünetei és vektora a Polymixa betae

141 Potato virus X (PVX) Burgonya X vírus burgonya enyhe mozaik Egyszálú, nm hosszú, nm vastag helkális virionok RNS (5,8-7.0 kb) egykomponensű Burgonyán enyhe mozaikfoltosságot okoz, vagy látens Mechanikailag, bogarakkal és gumóval terjed Védekezés: egészséges vetőgumó

142 Grapevine virus A (GVA) Szőlő A vírus Fonálalakú, hajlékony, mintegy 800 nm hosszú, 12 nm vastag virionok Szőlőt fertőzi, aknázókkal terjed, más Vitivírusok levéltetvekkel Gazdasági jelentősége csekély Védekezés: egészséges szaporítóanyag

143 Potato virus Y (PVY) A Potyviridae csoport jellemző képviselője E csoportba tartoznak a gazdaságlag legfontosabb vírus kórokozóink, mintegy 90 faj. Legfontosabbak: - Potato virus Y - burgonya Y vírus - Maize dwarf mosaic virus -kukorica csíkos mozaik vírus (MDMV) - Sugarcane mosaic virus (SCMV) - cukornád mozaik vírus - Plum pox virus (PPV) - szilvahimlő vírus - Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) - cukkíni sárga mozaik vírus - Soybean mosaic virus (ZYMV) - szója mozaik vírus

144 Potato virus Y Burgonya Y vírus súlyos mozaik Hajlékony fonálalakú, helikális virionok, cca nm x nm, hat fontos nemzetséggel Fertőzi a burgonyát (tintafoltosság, érnekrózis, levél nekrózis, gumó gyűrűs nekrózis, csúcselhalás) Levéltetvek terjesztik nem-perzisztens módon, de mechanikailag és gumó útján is terjed Védekezés: egészséges vetőgumó, levéltetvek elleni védekezés előrejelzés alapján

145 Tintafoltosság tünetei burgonyán (PVY)

146 A PVY fertőzése nekrotikus tüneteket okoz

147 A PVY nekrotikus törzs dohányon érnekrózist okoz

148 A PVY gumó gyűrűs nekrotikus törzs tünetei PVY NTN

149 Mozaikfoltosság és levélsodródás tünetek (PVY)

150 Maize dwarf mosaic virus (MDMV) Kukorica csíkos mozaik vírus Hosszú, nm-es helikális fonál alakú virionok Fertőzi a kukoricát és a cirokot, csíkos mozaik tünetek Levéltetvek terjesztik nem-perzisztens módon, de mechanikailag és maggal (?) is terjed Áttelelő gazdanövénye a Sorghum halepense Védekezés: levéltetvek ellen, rezisztens fajták használata

151 Az MDMV fertőzés tünetei kukoricán

152 Az MDMV fertőzés súlyos termésveszteséget okoz

153 A kukorica csíkos mozaik vírus tünetei cirkon és fenyércirkon

154 Sugarcane mosaic virus Cukornád mozaik vírus Elsősorban a cukornádat fertőzi, de a kukoricát és a fenyércirkot fertőző törzse is ismert Hosszú csíkos mozaik tünetek, törpülés, csökkent termés Hosszú, 750 x 11 nm hajlékony fonálszerű virionok Vegetatív szaporítással és levéltevekkel (nem perzisztens módon) terjed Védekezés rezisztens vagy toleráns fajtákkal

155 A cukornád mozaik vírus fertőzés tünetei kukoricán

156 Plum pox virus (PPV) Szilvahimlő (sharka) vírus Hosszú, hajlékony helikális virionok (760 x 12 nm), egyszálú, bázis Szilvát, őszi és kajszi barackot, nektarint stb. fertőzi, a leveleken mozaikfoltosság, gyűrűk, a terméseken és a csonthéjon kör alakú foltok Kertészeti oltással, mechanikailag és levéltetvekkel (nem perzisztens módon) terjed Védekezés: Rezisztencia nem ismert, eradikáció, genetikailag módosított növények

157 A szilvahimlő vírus tünetei szilván PPV

158 A szilvahimlő vírus tünetei szilván és kajszin

159 Zucchini yellow mosaic virus Cukkíni sárga mozaik vírus Hosszú hajlékony virionjai 750 x 12 nm nagyságúak Fertőzi a kabakos növényeket (tök, uborka, takarmánytök, cukkíni, dinnye) Sárgulást, súlyos mozaikfoltosságot, törpülést, levél és terméstorzulást okoz Levéltetvekkel és külső magátvitellel terjed Védekezés a levéltetvek ellen

160 A cukkíni sárga mozaik vírus tünetei csillagtökön

161 A cukkíni sárga mozaik vírus tünetei takarmánytökön

162 Bean common mosaic virus Bab közönséges mozaik vírus Fertőz minden babfajtát (de csak azokat) Hosszú, hajlékony virionjai 750 x 12 nm nagyságúak Sárgulást, mozaikfoltosságot, levéltorzulást és törpülést okoz Maggal, pollennel terjed! Védekezés: egészséges vetőmag használatával

163 Bean yellow mosaic virus Bab sárga mozaik vírus Fertőz minden babfajtát, ezen kívül más növényeket (borsó, fehérhere, Gladiolus, stb.) Hosszú, hajlékony virionjai 750 x 12 nm nagyságúak Sárgulást, jól megkükönböztethető sárga mozaikfoltosságot, levéltorzulást és törpülést okoz Maggal a bab esteében nem terjed, más növények esetében igen. Levéltetvek terjesztik Védekezés: egészséges vetőmag, levéltetvek elleni védekezés

164 A BCMV és a BYMV tüneti összehasonlítása BCMV BYMV

165 Grapevine leaf roll associated virus Szőlő levélsodródás vírus csoport (I-IX) Closterovirus hosszú (2000 nm) fonálszerű virionok Kilenc szerológiailag különböző csoport Ampelovirus (GLRaV 1,3,5) Closterovirus (GLRaV 2) Tünetek: levélsodródás, vörösödés, kis bogyók Teknős- és viaszos pajzstetvek terjesztik Pseudococcus, Planococcus, szaporítóanyag Védekezés: egészséges szaporítóanyag

166 Szőlő levélsodródás tünetei vörös borszőlőn

167 Szőlő levélsodródás vírus tünete fehér borszőlőn

168 Barley yellow dwarf virus (BYDV) Árpa sárga törpülés vírus Izometrikus, egykomponensű nm nagyságú virionok, mintegy 6 kb genommal Fertőzi a gabonaféléket (árpa, búza, rizs, zab stb.) Sárgulást, törpülést, vörösödést, a kalászolás gátlását, sterilitást okoz, nagy termésveszteségekkel Levéltetvek terjesztik (perzisztens módon), a törzseket a levéltetű átvitel alapján különböztetik meg Védekezés: a vetés időpontjának megválasztása, rezisztens fajták, levéltetvek elleni védekezés

169 Az árpa sárga törpülés vírus tünetei

170 Potato leaf roll virus (PLRV) Burgonya levélsodrdródás vírus Csak a burgonyát károsítja, de jelentős kárt okoz Izommetrikus virionjai nm nagyságúak, egy komponensű RNS, mintegy 6 kb A levelek sodródnak, sárgulnak, antociánosak, súlyos törpülést és esetenként floém nekrózist idéz elő A fertőzött gumókkal terjed, mechanikai úton nem. Levéltetvek terjesztik nem perzisztens formában Védekezés: rezisztens fajták, a vektorok előrejelzésen alapuló gyérítése, szárfelhúzás

171 A burgonya levélsodródás tünetei burgonyán Egészséges Beteg PLRV

172 Levélsodródás és antociánosodás burgonyán (PLRV)

173 A szőlő fertőző leromlásáért felelős Nepovírusok Szőlő fertőző leromlás (Grapevine fanleaf virus, GFLV) Szőlő tőkesatnyulás A típus (Arabis mosaic virus, ArMV) Szőlő krómmozaik (Grapevine chrome mosaic virus, GCMV) Szőlő tőkesatnyulás T típus (Paradicsom fekete gyűrűs vírus, Tomato black ring virus, TBRV) Szőlő bolgár látens foltosság (Grapevine Bulgarian latent virus, GBLV) A PPV fertőzés levéltünetei Fotó:Nagy Rébék Renáta

174 Grapevine fanleaf virus Szőlő páfránylevelűség vírus (mint a Nepovírusok példája) Nematódákkal terjedő poliéderes vírusok (NEPO), hasonló tulajdonságokkal (30 nm). Két komponensű, RNS1 8-8,4 kb., RNS2 3,4 7,2 kb. Hasonló vírusok: Tomato ring spot virus, Cherry leaf roll virus, Arabis mosaic virus, Raspberry ring spot virus Vegetatív átvitellel, Longidorus, Paralongidorus és Xypinema fajokkal terjed, pollen és magátvitel is előfordul Védekezés: egészséges szaporítóanyag, nematicidek

175 A páfránylevelűség tünetei

176 A szőlő krómmozaik vírus tünetei

177 Cseresznye levélsodródás Cherry leafroll virus

178 A Cherry leaf roll virus tünetei bodzán

179 A PNRSV okozta enációk

180 Apple mosaic virus Alma mozaik vírus Labilis, izometrikus 25 és 29 nm virionok Tünetei: mozaikfoltosság, ritkán érnekrózis, nyáron tünetmentes Terjedés: oltással, szemzéssel (maggal?) Védekezés: hőkezelés (37 o C, 27 nap) eredményes

181 Tipikus MDMV tünet a finom mozaikfoltosság, levélcsíkozottság Az alma mozaik vírus tünetei

182 Alma mozaik vírus tünetei

183 Prune necrotic ring spot virus A fenyércirok biztosítja az Szilva nekrotikus gyűrűsfoltosság vírus Cseresznyén és meggyen sárgászöld MDMV foltok, gyűrűk, sávok (tavasszal). Oltványokon enációk. áttelelését Apró termések és a Izometrikus, két komponensű ilarvirus Szaporítóanyaggal, pollennel, maggal terjed, mechanikai úton nehezen átvihető első forrásai Shirofugen teszttel (Prunus serrulata) kimutatható tavaszi fertőzések

184 PNRSV okozta torz levélfejlődés

185 Brome mosaic virus (BMV) Rozsnok mozaik vírus Fertőzi a gabonaféléket (búza, árpa, fűfélék) Izometrikus virionjai három komponensűek, nm átmérőjűek, három genomi és egy szubgenomi RNS-t tartalmaznak Csíkos mozaikfoltosságot, törpülést, nekrózist okoz Mechanikai úton és vetésfehérítő bogarakkal (Oulema sp.) terjednek Védekezés a vetésfehérítő bogarak és lárváik ellen

186 A BMV-t a vetésfehérítő bogarak terjesztik Fotók: Szabolcs J.

187 Cucumber mosaic virus (CMV) Uborka mozaik vírus A legelterjedtebb vírusok egyike, több, mint 1000 gazdanövényt (zöldségfélék, dísznövények, kabakosok) fertőz, több törzse ismert Mozaikfoltosságot, virág színtörést, törpülést, levél deformációt, súlyos gazdasági károkat okoz Mechanikai úton, levéltetvekkel, ritkán maggal is terjed Védekezés: a rezisztencia legtöbb esetben nem megoldott. Higiénés szabályok betartásával a kár csökkenthető. Védekezés a levéltetvek ellen.

188 Az uborka mozaik vírus tünetei dohányon

189 Az újhitűség (CMV) tünetei paprikán

190 Tölgyfalevél mintázat (CMV) paprikán

191 Mozaikfoltosság és levélsodródás tünetek (PVY)

192 Erős levéltorzulás paradicsomon (CMV)

193 Tomato spotted wilt virus (TSWV) Paradicsom bronzfoltosság vírus Elsősorban a trópusi és szubtrópusi országokban fordul elő, de hazai kártétele is jelentős Szférikus virionjai nm átmérőjűek, glükoprotein burkuk van, a három genomi RNS egyike negatív polaritású, a másik kettő ambiszensz Gazdanövényköre rendkívüli (dísznövények, zöldségfélék), nálunk a dohányon, paprikán és a paradicsomon okoz jelentős károkat Védekezés: Thrips tabaci és Frankliniella occidentalis vektorok ellen

194 A paradicsom bronzfoltosság tünetei TSWV

195 A TSWV tünetei paprikán

196 A TSWV fertőzés tünetei dohányon

197 Cauliflower mosaic virus (CaMV) Karfiol mozaik vírus Izometrikus virionjai 30 nm átmérőjűek, a genom kettősszálú DNS, mintegy 8000 bázispárból áll Gazdasági jelentősége csekély, a biotechnológia azonban fontos génvektorként tartja számon Enyhe mozaikfoltosságot okoz Levéltetvek terjesztik Védekezés: általában nincs szükség rá Felhasználás: GMO szervezetek előállításában

198 Gáborjányi Richard DSc. Georgikon Kar Növényvédelmi Intézet AZ ELŐADÁS LETÖLTHETŐ: -