A vírusok osztályozása dr. Horváth, József
Növényvírusok és virológiai vizsgálati módszerek dr. Horváth, József Ez a könyv a Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztérium támogatásával, az Intézményközi Tankönyvkiadási Szakmai Bizottsága jóváhagyásával készült. Szerzői jog 1999 dr. Horváth József - dr. Gáborjányi Richard Minden jog fenntartva. Bármilyen másolás, sokszorosítás, illetve adatfeldolgozó rendszerben való tárolás a kiadó előzetes írásbeli hozzájárulásához van kötve.
Tartalom 1. Előszó... 1 2. Bevezetés a virológiába... 2 1. A vírusok jelentősége... 2 2. A vírusok morfológiája és felépítése... 2 3. A vírusok replikációja... 2 4. A vírusos betegségek kialakulása és a tünetek (szimptómák)... 3 5. A vírusok átvitele, terjedése... 3 6. A vírusok diagnosztikája... 4 7. A vírusok elleni védekezés... 4 8. A vírusok eredete... 5 3. A vírusok osztályozása és rendszertana... 6 1.... 8 1.1.... 8 1.1.1.... 8 2. A víruscsaládok és nemzetségeik általános jellemzése... 9 3. A vírusnemzetségek általános jellemzése... 23 4. Új rendszertani javaslatok... 35 4.1. Aktuális vírusrendszer: a növénypatogén vírusnemzetségek és típus vírusfajok fontosabb tulajdonságai... 35 4.2. Rendszertanilag nem besorolható vírusok... 45 4. A vírusok adatbázisa... 46 1. Az adatbázis szerepe a vírusidentifikálásban... 46 1.1. Az adatbázis elvi szempontjai... 46 1.2. Az adatbázis gyakorlati szempontjai... 46 1.3. A vírusidentifikálás stratégiája... 47 1.4. Adatbázis-karakterek (jellemzők)... 47 5. A növényvírusok hivatalos elnevezése és akronímjai... 52 6. A növényvirológiában használt fontosabb növények kódjai... 66 7. A vírusátvitel módszerei... 68 1. Állatvektor nélküli vírusátvitel... 68 1.1. Oltással történő átvitel... 68 1.2. Mechanikai átvitel... 69 1.2.1.... 70 1.3. Vegetatív szaporítószervekkel történő vírusátvitel... 71 1.4. Maggal és pollennel történő átvitel... 71 1.5. Vírusátvitel a talajban... 72 1.5.1. Gyökérrel történő átvitel... 72 1.5.2. Alacsonyabb rendű gombákkal történő átvitel... 73 1.6. Vírusátvitel Cuscuta fajokkal... 73 1.7. Vízzel történő vírusátvitel... 74 2. Állatvektorokkal történő vírusátvitel... 74 2.1. Levéltetvek... 75 2.1.1.... 75 2.2. Kabócák... 76 2.3. Nematódák (fonálférgek)... 77 2.4. Atkák... 77 2.5. Tripszek... 78 2.6. Poloskák... 79 2.7. Molytetvek (fehérlegyek, liszteskék)... 80 2.8. Pajzstetvek... 81 2.9. Levélbolhák... 81 2.10. Aknázólegyek... 81 2.11. Bogarak... 81 2.12. Sáskák... 81 2.13. Lepkék... 82 2.14. Ászkák... 82 iii
A vírusok osztályozása 2.15. Fülbemászók... 82 2.16. Csigák... 82 3. A vírusátvitel módszertana... 82 3.1. Vírusátvitel levéltetvekkel... 82 3.1.1.... 82 3.2. Vírus-, illetve fitoplazma-átvitel kabócákkal... 91 3.2.1.... 91 3.3. Vírusátvitel nematódákkal (fonálférgekkel)... 92 3.3.1.... 92 3.4. Vírusátvitel talajlakó gombákkal... 98 3.5. Vírusátvitel Cuscuta fajokkal... 99 4. Rovarokkal történő vírusátvitel molekuláris aspektusai... 99 4.1. Köpenyfehérje (CP)... 99 4.2. Helper komponens (HC)... 101 5. Fonálférgekkel történő vírusátvitel molekuláris aspektusai... 101 8. A biotesztek virológiai alkalmazása... 104 1. A növény vírus kapcsolat típusai... 104 1.1.... 104 1.1.1.... 104 2. A vírusfertőzés tünetei (szimptomatológia)... 105 2.1.... 105 2.1.1.... 105 3. A vírusfertőzés mértékének meghatározása... 111 4. Fizikai tulajdonságok vizsgálati módszerei... 112 5. A vírusok differenciálása tesztnövényekkel... 113 6. A vírusok fenntartása tesztnövényeken... 115 7. Gazdanövénykörök... 118 8. A fás szárú növények virológiai ellenőrzése... 118 8.1. A szőlő virológiai ellenőrzésének rendszere... 118 8.1.1. A szőlő üvegházi tesztelése... 119 8.1.2. A szőlő szabadföldi tesztelése... 120 8.2. A gyümölcsfajok virológiai ellenőrzésének rendszere... 121 8.2.1. A gyümölcsfajok üvegházi, lágy szárú biológiai tesztelése... 122 8.2.2. A gyümölcsfajok üvegházi, fás szárú tesztelése... 122 8.2.3. A gyümölcsfajok szabadföldi, fás szárú tesztelése... 125 9. Szántóföldi növények virológiai ellenőrzése... 126 9.1. A burgonya virológiai ellenőrzésének általános szempontjai... 126 9.1.1. A burgonya vírusellenőrzésének rendszere... 127 9. Elektronmikroszkópos módszerek... 128 1. Negatív festéses módszer... 128 2. Immuno-elektronmikroszkópos módszer... 130 3. Dekorációs módszer... 131 4. Kicsapásos (precipitációs) módszer... 132 5. Finomszerkezeti vizsgálatok módszerei... 132 6. Citokémiai vizsgálatok... 134 7. Immunokémiai vizsgálatok... 134 10. A vírusfertőzött növényi sejtek finomszerkezete... 135 1. Sejtek és sejtalkotók... 135 2. Zárványok... 138 2.1. Kristályos citoplazmatikus zárványok... 138 2.2. Amorf citoplazmatikus zárványok... 139 2.3. Hengeres citoplazmatikus, forgókerékszerű (pinwheel) zárványok... 140 2.4. Kristályos sejtmagzárvány... 141 11. Fénymikroszkópos festéses módszerek... 142 1. Calcomine orange Luxol brilliant green bl festés (o g festés)... 143 2. Nukleoproteidek azúrkék festése... 143 2.1.... 144 2.1.1.... 144 12. A vírusok izolálása és tisztítása... 145 1. A virionok tisztítása fertőzött növényekből... 145 iv
A vírusok osztályozása 1.1. A vírusok biológiai tisztasága... 145 1.2. A vírusok felszaporítása fogékony növényben... 145 1.3. A feltárás és kivonás körülményei... 146 1.4. A vírusoldat szűrése... 147 1.5. A vírusok elválasztása más sejtalkotórészektől... 147 1.6. A növényi fehérjék elkülönítése... 147 1.7. A virionok elkülönítése és a vírusoldat töményítése... 147 1.8. A tisztított vírusoldat minőségi ellenőrzése, eltartása... 148 2. A vírusfehérjék izolálása és tisztítása... 153 3. A vírusnukleinsavak kivonása és tisztítása... 154 3.1. RNS-kivonás tisztított vírusszuszpenzióból... 154 3.1.1.... 154 3.2. Vírus-DNS kivonása... 156 3.3. Kettős szálú rns-ek kivonása a fertőzött növényekből... 156 13. A vírusgenom szerveződése és a vírusok replikációja... 159 1. A vírusreplikáció alapvető vizsgálati módszerei... 159 1.1. Restrikciós enzimek és a vírusok elsődleges szerkezetvizsgálata... 159 1.2. Kettős szálú nukleinsavmásolatok (cdns) készítése egyszálú RNS-ből... 159 1.3. A protoplasztok virológiai alkalmazása... 160 1.4. A sejtmentes, in vitro fehérjeszintetizáló rendszerek... 160 2. A vírusgenom szerveződésének alaptípusai... 160 2.1. A nukleinsavak jellemző végei... 161 2.2. Nyitott leolvasási szakaszok, fehérjetermékek... 161 2.3. A vírusnukleinsav-replikáció általános menete... 161 2.4. A génkifejeződés általános módjai... 162 3. A génkifejeződés stratégiái a különböző vírusnemzetségekben... 163 3.1. A potyvirusok replikációja: poliprotein szintézise és transzláció utáni hasadási termékek 163 3.2. A tehénborsó mozaik vírus (cowpea mosaic comovirus) replikációja: osztott genom és poliproteinek... 164 3.3. A rozsnok mozaik vírus (brome mosaic bromovirus) replikációja: osztott genom és szubgenomi RNS... 165 3.4. A dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus) replikációja: átolvasott fehérje és szubgenomi RNS-ek... 166 3.5. A pararetrovirusok replikációja: fordított transzkripció... 167 3.6. Geminivirusok: kétirányú transzkripciós stratégia... 168 3.7. A paradicsom bronzfoltosság vírus (tomato spotted wilt tospovirus) replikációja: negatív és ambiszensz nukleinsavak transzlációja... 169 3.8. A vírusok parazitái: a szatellit vírusok és a szatellit RNS-ek replikációja... 170 3.9. Defektív interferáló RNS-ek: a vírusreplikáció hibás termékei... 171 4. A vírusok rokonsága, a vírusok törzsfejlődése... 171 4.1. Vírus- szupercsaládok... 171 4.2. Feltételezések a vírusok törzsfejlődéséről... 173 14. Szerológiai vizsgálati módszerek... 176 1. Immunológiai alapfogalmak... 176 1.1. Az immunválasz... 176 1.2. A vírus-köpenyfehérje felépítése és antigén tulajdonságai... 177 1.3. Az antitest (immunoglobulin) felépítése és típusai... 177 1.4. Antigén antitest kölcsönhatások... 178 2. Poliklón antitestek előállítása... 178 2.1. A kísérleti állat kiválasztása... 179 2.2. Az immunizálás... 179 2.3. Injektálási módszerek... 179 2.4. Vérvétel és szérumnyerés... 180 2.5. Az IgG tisztítása az antiszérumból... 180 3. Monoklón antitestek előállítása... 180 3.1. A monoklón antitestek alkalmazásának lehetőségei... 182 4. A szerológiai reakciók alaptípusai... 184 4.1. Precipitáció... 184 4.2. Agglutináció... 185 v
A vírusok osztályozása 4.3. Immunodiffúziós tesztek... 186 4.4. Immunoelektroforézis... 187 4.5. ELISA-módszerek... 188 4.6. Radioimmuno-vizsgálat (RIA)... 192 4.7. Immunoblotting... 192 5. A különböző szerológiai eljárások alkalmazása a vírusdiagnosztikában... 194 15. A nukleinsavak jellemzésének módszerei... 195 1. Gél-elektroforézis... 195 2. Nukleinsav-hibridizáció... 196 2.1. Dot-blot hibridizáció... 197 2.2. Southern-hibridizáció... 198 2.3. Northern-hibridizáció... 199 2.4. Szendvics-hibridizáció... 200 2.5. Próbakészítés... 200 3. Nukleinsav-szekvencia meghatározása... 202 4. Polimeráz láncreakció (pcr)... 203 16. Növényi vírusbetegségek és növekedést szabályozó anyagok... 207 1. A növényi hormonok jellemzése... 207 1.1. Juvenilhormonok... 207 1.2. Szeneszcenciahormonok... 209 2. A vírusfertőzött növények hormonváltozásai... 210 3. A növényi hormonok meghatározása... 211 3.1. Az auxin (indol-3-ecetsav) meghatározása... 213 3.2. A gibberellinek meghatározása... 218 3.3. A citokininek meghatározása... 221 3.4. Az etilén meghatározása... 226 3.5. Az abszcisszinsav meghatározása... 228 17. Aktív oxigénformák és antioxidáns enzimrendszerek... 232 1. Az aktív oxigénformák... 233 1.1. Szuperoxid gyök ( O 2 )... 233 1.2. Hidrogén-peroxid (H 2O 2)... 234 1.3. Hidroxil gyök ( OH)... 235 1.4. Egyéb aktív oxigénformák... 235 2. Antioxidáns folyamatok, enzimek, enzimrendszerek és nem enzimatikus antioxidánsok 236 2.1. Szuperoxid-dizmutáz (SOD)... 236 2.2. Aszkorbát... 236 2.3. Glutation, α-tokoferol, flavonoidok... 237 2.4. Kataláz... 237 3. Az aktív oxigénformák lehetséges keletkezési helye és módja... 237 4. Az aktív oxigénformák kórfolyamatban betöltött szerepe... 240 4.1. Antimikrobiális aktivitás... 240 4.2. Fitoalexinek termelődése... 240 4.3. Hiperszenzitív reakció... 240 4.4. Szisztemikus szerzett rezisztencia... 240 4.5. Indukált sejtfal-megszilárdítás... 240 5. Mérési módszerek és értékelésük... 241 5.1. KJ / keményítő módszer... 242 5.2. CeCl 3 módszer... 244 5.3. Ti(IV)Cl 4 módszer... 245 5.4. 4-nitro-tetrazóliumkék (NBT) módszer... 246 5.5. Diaminobenzidin (DAB) módszer... 246 5.6. Kemilumineszcenciás módszer... 247 5.7. Egyéb mérési módszerek... 247 18. A vírus-ellenállóságra nemesítés hagyományos módszerei... 251 1. A rezisztenciára nemesítés fő irányai... 251 1.1.... 251 1.1.1.... 251 2. A rezisztenciagének működése egyes növényfajokban... 252 2.1.... 257 2.1.1.... 257 vi
A vírusok osztályozása 3. Az extrém rezisztencia kialakítása és ellenőrzési módszerei... 261 3.1.... 262 3.1.1.... 262 19. A vírus-ellenállóságra nemesítés biotechnológiai módszerei... 266 1. Szomatikus hibridizáció... 266 1.1.... 266 1.1.1.... 266 1.2. A burgonya és a Solanum brevidens szomatikus hibridjeinek sajátosságai... 269 2. Molekuláris genetikai módszerek... 269 2.1. Védekezés növényi eredetű rezisztenciagének beépítésével... 270 2.1.1. Transzpozon mutagenezisen alapuló génizolálás... 270 2.1.2. Térképezésen alapuló génizolálás... 271 2.2. A kórokozótól származtatott rezisztencia... 273 2.2.1. A köpenyfehérjegénnel indukált vírusrezisztencia... 273 2.2.2. A replikáz génnel indukált rezisztencia... 277 2.2.3. A mozgásfehérjegénnel indukált rezisztencia... 277 2.2.4. A szatellit RNS (sat-rns) által közvetített rezisztencia... 278 2.2.5. A defektív interferáló (DI) RNS által közvetített rezisztencia... 278 2.2.6. A köpenyfehérje által közvetített rezisztencia mechanizmusa... 278 2.2.7. Az RNS által közvetített rezisztencia mechanizmusa... 279 2.3. Egyéb rezisztenciagének... 280 2.3.1.... 280 3. A rezisztenciagének beépítése a növényi genomba... 281 3.1. Az agrobaktériumos transzformálás... 281 3.2. DNS-bevitel polietilén-glikollal (PEG) és elektromos impulzussal... 284 3.3. Génátvitel biolisztikus módszerrel... 284 3.3.1.... 284 20. Függelék... 285 1. A vírusok, a vírusszerű organizmusok és a viroidok nemzetközi forgalmának (terjedésének) ellenőrzése és megakadályozása... 285 1.1. Vírusokra és vírusszerű kórokozókra vonatkozó növény-egészségügyi határozatok 285 1.1.1.... 285 1.1.2. Az Európai Közösségben (EU) elő nem forduló, és az EU-ra nézve fontos vírusok, vírusszerű kórokozók és viroidok... 286 1.1.3. Az Európai Közösségben (EU) előforduló és az EU-ra nézve fontos fitoplazma kórokozók... 288 1.1.4. Kórokozók, amelyeknek a behurcolása és terjedése a meghatározott védett zónákban tilos... 288 1.1.5. Kórokozók, amelyeknek a behurcolása és terjedése valamennyi tagországban tilos, ha azok egyes növényeken és növényi termékeken előfordulnak... 288 1.1.6. Az Európai közösségben (EU) előforduló és az EU-ra nézve fontos vírus, vírusszerű, viroid és spiroplaza kórokozók... 289 1.2. Egyéb határozatok... 291 2. Karantén és veszélyes vírusok, vírusszerű organizmusok és viroidok Európában... 291 3. Az ábrák eredete... 294 Irodalom... 297 vii
Az ábrák listája 1. A vírusok sematikus ábrázolása. A: helikális dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus); B: izometrikus, kubikális szimmetriájú tarlórépa sárga mozaik vírus (turnip yellow mosaic tymovirus); C: bakteriofág (Echerichia coli T 2-fágja)... 2 2. A: dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött Nicotiana tabacum cv. Samsun mozaikos levelei; B: tünetek a karfiol mozaik vírussal (cauliflower mosaic caulimovirus) inokulált Brassica rapa var. rapa levelén... 6 3. Növénypatogén vírusok családjainak és nemzetségeinek vázlatos ábrázolása. dsdna = kettős szálú dezoxiribonukleinsav, ssdna = egyszálú dezoxiribonukleinsav, dsrna = kettős szálú ribonukleinsav, ssrna = egyszálú ribonukleinsav, ( ) = negatív szálú vírus, (+) = pozitív szálú vírus. Méretjelző = 100 nm [Murphy et al., 1995 után]... 7 4. A: az uborka mozaik vírus (cucumber mosaic cucumovirus) elektronmikroszkópos képe (29 nm, 127 000-szeres nagyítás); B: az uborka mozaik vírus szisztemikus tünete Nicotiana tabacum cv. Xanthi-nc növényen; C: Cucumis sativus növény levelén... 11 5. A paradicsom bronzfoltosság vírus (tomato spotted wilt tospovirus) partikulumainak elektronmikroszkópos képe [D. Peters szívessége folytán]... 12 6. A répa sárgaság vírus [beet yellows closterovirus (1250 nm 10 nm)]flexibilis partikulumai [J. Brandes szívessége folytán]... 14 7. A: a burgonya Y-vírus (potato Y potyvirus) elektronmikroszkópos képe (730 nm x 11 nm); B: a rizs törpülés vírus (rice dwarf phytoreovirus) kabócavektora (Nephotettix cincticeps); C: a rizs törpülés vírus tünete rizsnövény levelén [F. Nakasuyi szívessége folytán]... 17 8. A: Pittosporum érsárgulás vírussal (Pittosporum vein yellowing nucleorhabdovirus) természetes úton fertőződött Pittosporum tobira növény levele; B: egészséges növény... 19 9. A csorbóka sárgaerűség vírus (sowthistle yellow vein nucleorhabdovirus) lövedékszerű partikulumai (230 nm 100 nm) [D. Peters szívessége folytán]... 20 10. A paszternák sárga foltosság vírus (parsnip yellow fleck sequivirus) izometrikus partikulumai (31 nm) [A.F. Murant szívessége folytán]... 21 11. A dohány nekrózis vírus (tobacco necrosis necrovirus) helyi (lokális) nekrózisokat idéz elő a növényeken; A: Nicotiana glutinosa; B: Datura innoxia; C: Solanum ochroleucum; D: Ocimum gratissimum... 23 12. A karfiol mozaik vírus (cauliflower mosaic caulimovirus) virionjai (A) és szisztemikus tünetei Brassica rapa var. rapa (B), valamint Crambe strigosa (C) növényeken... 24 13. Carlavirusok virionjai. A: burgonya M-vírus (potato M carlavirus, 650 nm 12 nm); B: burgonya S- vírus (potato S carlavirus, 650 nm 12 nm); C: vöröshere érmozaik vírus (red clover vein mosaic carlavirus, 600-700 nm 12 nm) [B és C: J. Brandes szívessége folytán]... 25 14. A: a burgonya X-vírus (potato X potexvirus) virionjai (515 nm 13 nm) [J. Brandes szívessége folytán]; B: a burgonya X-vírus (potato X potexvirus) lokális léziókat mutató gazdanövényének (Gomphrena globosa) levele... 29 15. A, B, C: a Chenopodium mozaik vírus (sowbane mosaic sobemovirus, 26-28 nm) részecskéinek elektronmikroszkópos képe. A: 1%-os formalinnal fixált, urániummal árnyékolt víruspreparátum; B: a vírusrészecskék hexagonális elrendeződése ún. negatív festéses ( negativ staining ) módszerrel végzett vizsgálat alapján; C: a formalinnal és a negatív festéses módszerrel fixált virionok; D: a csomós ebír foltosság vírus (cocksfoot mottle sobemovirus) szférikus részecskéi (30 nm) [A-C: C.I. Kado, D: A.J. Gibbs szívessége folytán]... 31 16. A: a dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus) pálcika alakú virionjai (300 nm 18 nm); B: dohány mozaik vírussal inokulált Nicotiana tabacum cv. Samsun növény mozaikos és deformált levelei 32 17. A dohány rattle vírus (tobacco rattle tobravirus) hosszú (A) (180 215 nm) és rövid (B) (46 115 nm) partikulumai [B.D. Harrison szívessége folytán];c: Solanum capsicastrum a vírus nekrotikus tünetekkel reagáló diagnosztikai növénye... 32 18. A: Brassica chinensis a tarlórépa mozaik vírus (turnip yellow mosaic tymovirus) propagatív gazdanövénye [D. Mamula szívessége folytán];b: burgonya andeszi látens vírus (potato Andean latent tymovirus) szférikus partikulumai (30 nm) [A.J. Gibbs szívessége folytán]... 33 19. A burgonya T-vírus (potato T vitivirus) flexibilis virionjai (637 nm 12 nm) [L.F. Salazar szívessége folytán]... 35 20. A víruskapcsolatok és specifitások identifikálásának stratégiai diagramja. GVL = gazda vírus lista, VCsA = víruscsoport-adatok, VA = vírusadatok [Brunt et al., 1990 után]... 47 viii
A vírusok osztályozása 21. A virológiában alkalmazott fontosabb oltási módszerek. A: zöldoltás hasítékba; B: párosítás; C: héj alá oltás; D: érintkezéses oltás; E: palackoltás; F: hagymaoltás; G: szemzés; H: szemlapozás (chipszemzés); I: gumóba oltás; J: heteroplasztikus oltás (zöld hajtás fás részbe oltása); K: levéloltás kétszikűek esetében; L: levéloltás az egyszikű Liliaceae családba tartozó növényeknél [Schmelzer, 1980 után]... 68 22. A: dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus) tünetei Nicotiana tabacum cv. Samsun és B: N. tabacum cv. Érdi dohánynövények levelein [Horváth József szívessége folytán]... 69 23. A vírusok mechanikai átviteléhez használatos eszközök. A: orsóprés [J.A. de Bokx szívessége folytán]; B: 1 = gömblombik; 2 = dörzsmozsarak; 3 = üvegspatulák; 4 = desztillált víz; 5 = műanyag jelfa; 6 = pufferoldat; 7 = mérőhenger; 8 = karborundumszóró [Horváth József szívessége folytán]... 70 24. A: a dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus) tünetei a fertőzött paradicsommaggal történő átvitel után Lycopersicon esculentum növények levelein; B: bab sárga mozaik vírus (bean yellow mosaic potyvirus) tünetei Phaseolus vulgaris cv. Red Kidney növényen [Horváth József szívessége folytán] 71 25. Az Olpidium brassicae gombavektor zoosporangiumai. A: saláta törzs (lettuce strain) vektora; B: káposzta törzs (cabbage strain) nem vektor; C: az Olpidium spp. zoospórái [Teakle, 1967 után]... 73 26. A: az uborka zöldfoltosság mozaik vírus (cucumber green mottle mosaic tobamovirus) tünetei Cucumis sativus cv. Delicatess uborkanövényen; B: az uborka mozaik vírus (cucumber mosaic cucumovirus) tünetei Nicotiana tabacum cv. Xanthi-nc dohányon [Horváth József szívessége folytán] 74 27. Levéltetűvel történő árpa sárga törpülés vírus (barley yellow dwarf luteovirus) átvitel sematikus ábrázolása. A nyilak a cirkulatív vírusátvitel útját jelzik. JNyM: járulékos nyálmirigy, EnyM: elsődleges nyálmirigy, KB: középbél, UB: utóbél [A. Miller szívessége folytán]... 75 28. Az őszirózsa sárgaság fitoplazma (aster yellows phytoplasma) kabócavektorai A-B: Macrosteles fascifrons; C-D: Elymana virescens. Balról hátoldali, jobbról hasi helyzetben lévő nőnemű egyedek [L.N. Chiykowski szívessége folytán]... 77 29. A: kifejlett Aceria tulipae atkavektor sematikus rajza az emésztőcsatornával és a petefészekkel. Fg = előbél, Mg = középbél, Hg = utóbél, Ct = fejtor, Fl = mellső lábak, Hl = hátsó lábak, Go = ivarszerv nyílása, E = tojás, Oc = érett petesejt, Hs = utóbél végbélszerű zsákja, As = anális tapadókorong [Paliwal és Slykhuis, 1967 után]; B: búza csíkos mozaik vírussal (wheat streak mosaic tritimovirus) fertőződött búza levelei a fertőzöttség súlyossága sorrendjében (alulról felfelé) [J.T. Slykhuis szívessége folytán] 78 30. Thrips tabaci, a tospovirusok vektora [K.M. Smith szívessége folytán]... 79 31. Piesma quadratum a répa levélgöndörödés vírus (beet leaf curl? rhabdovirus) levélpoloska-vektora [G. Proeseler szívessége folytán]... 79 32. A crinivirusok átvitelében szerepet játszó molytetvek (Trialeurodes vaporariorum) populációja dohánylevélen [Szalay-Marzsó László szívessége folytán]... 80 33. Retek mozaik vírussal (radish mosaic comovirus) fertőzött Brassica campestris növény levele [Horváth József szívessége folytán]... 81 34. A C: szövethálóval és üvegajtóval ellátott inszektáriumok; D F: miniatűr levéltetű-inszektáriumok, amelyeket csíptetővel lehet a növények levelére, egy meghatározott helyre elhelyezni [Horváth József szívessége folytán]... 83 35. A membránhártyák elkészítésének folyamata. 1. a gyűrű oldalról, ill. felülről; 2. a gyűrűre ráfeszítjük az első parafilmet (P1); 3 4. a kifeszített hártyára rácseppentjük a táplálékot; 5. kifeszítjük a második parafilmet (P2); 6. a P2 parafilmet ráhelyezzük az első parafilm tetejére; 7 8. a két filmet összeszorítjuk és széleiket feltekerjük; 9. az elkészült membránhártya [Kunkel, 1977 után]... 86 36. A gyűrűk összeállításának módozatai (a 35. ábra folytatása). 9. az elkészült membránhártya; 10. a gyűrű oldalról, ill. felülről; 11. gyűrű a hártyával. Az egyszerű gyűrűk (12 13.) és a választásos kamrák (15 16.) alja nejlon fátyolszövet, amelyet mikroszkóp tárgylemezéhez erősített parafadugóhoz ragasztunk. A választásos kamra keresztirányú darabja (14.) üveglapból van kivágva és parafilmmel beragasztva [Kunkel, 1977 után]... 86 37. A kifejlett kabócák gyűjtésére alkalmas szívókészülék [Washio et al., 1968 után módosítva Noordam (1973) után]... 92 38. A Trichodorus fajok izolálásához szükséges, ún. Baerman-féle tölcsér [Noordam, 1973 után]. 94 39. A Trichodorus fajok izolálásának következő lépése [Noordam, 1973 után]... 94 40. A: szűrő (0,05 mm) a Petri-csészében az állványon; B: doboz a bevésett négyzetráccsal: 1. fogantyú, 2. emelt szegély; C: disznószőr vékony fadarabra ragasztva [Noordam, 1973 után]... 95 41. Talajból izolálható nematódafajok. 1. Tylenchorhynchus dubius. 2. Rhabditid. 3.*Longidorus elongatus. 4. Dorilaimid. 5. Rotylenchus uniformis. 6.*Xiphinema diversicaudatum. 7. Tylolaimophorus. 8. Diphtherophora. 9. Trichodorus. A *-gal jelölt fajok vírusátvitelre alkalmasak [J. Seinhorst rajza alapján Noordam, 1973 után]... 95 ix
A vírusok osztályozása 42. A vírus megőrzésének speciális helyei a vektor fonálférgekben. A vírus kapcsolatban van a tápcsatorna falával a jelzett területeken [Taylor és Robertson, 1975 után]... 96 43. Javított standard módszerrel végzett vírusátvitel fonálférgekkel[r. Fritzsche szívessége folytán] 97 44. A burgonya szártörpülés vírus (potato mop-top pomovirus) lokális tünetei Chenopodium amaranticolor diagnosztikai tesztnövényen, 27 nappal az inokulálás után [Horváth József szívessége folytán]... 98 45. A: Vicia faba hiperszenzitív reakciója a bab sárga mozaik vírussal (bean yellow mosaic potyvirus) és B: Melandrium sárgafoltosság vírussal (Melandrium yellow fleck bromovirus) szemben [Horváth József szívessége folytán]... 104 46. Lokális szimptómák Datura stramonium (A) és D. gigantea (B) inokulált levelein. A: klorotikus léziók belladonna foltosság vírussal (belladonna mottle tymovirus) fertőzött növény levelén; B: nekrotikus léziók dohány gyűrűsfoltosság vírussal (tobacco ringspot nepovirus) inokulált növény levelén [Horváth József szívessége folytán]... 106 47. Szisztemikus szimptómák. A: lucerna mozaik vírussal (alfalfa mosaic alfamovirus) inokulált Solanum marginatum mozaikos levele; B: paradicsom magtalanság vírussal (tomato aspermy cucumovirus) inokulált Nicotiana glutinosa deformált levele; C: burgonya Y-vírussal (potato Y potyvirus) inokulált burgonya (Solanum tuberosum) levele; D: dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött Petunia atkinsiana páfránylevelűsége [Horváth József szívessége folytán]... 108 48. A: burgonya Y-vírussal (potato Y potyvirus) fertőzött Nicotiana tabacum szárnekrózisa; B: nekrotikus léziók a burgonya Y-vírus NTN-törzsével fertőzött burgonya (Solanum tuberosum) bogyóin; C: nekrotikus léziók a burgonya Y-vírus NTN törzsével fertőződött burgonyagumókon; D: tarlórépa mozaik vírussal (turnip mosaic potyvirus) fertőződött Matthiola incana virágának színtörése (flower breaking) [A és D: Horváth József szívessége folytán; B és C: Pintér Csaba szívessége folytán]... 108 49. A: dohány rattle vírus (tobacco rattle tobravirus) által előidézett tünetek Libertas burgonyafajta gumószöveteiben; B: répa nekrotikus sárgaerűség vírus (beet necrotic yellow vein benyvirus) által előidézett gyökérproliferáció (szakállasodás) cukorrépán [Horváth József szívessége folytán]... 109 50. A: Chenopodium amaranticolor a polifág uborka mozaik vírus (cucumber mosaic cucumovirus) és B: burgonya Y-vírus (potato Y potyvirus) virofil gazdája [Horváth József szívessége folytán]... 114 51. A szőlő virológiai ellenőrzésének rendszere [Lázár János szívessége folytán]... 119 52. Különböző morfológiájú növénypatogén vírusok. A: pálcika alakú dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus); B: fonál alakú saláta mozaik vírus (lettuce mosaic potyvirus); C: szférikus belladonna foltosság vírus (belladonna mottle tymovirus) [Horváth József szívessége folytán]... 128 53. BSMV: árpa csíkos mozaik vírus (barley stripe mosaic hordeivirus) és LRSV: Lychnis gyűrűsfoltosság vírus (Lychnis ringspot hordeivirus) részecske-hosszúság eloszlása. A sötét oszlopok a mért virionok eloszlását mutatják, míg a vonaldiagram a három csoport folyamatos összegezésével kapott eredményt ábrázolja. : normál hosszúság; : látszólagos hosszúság [Gibbs et al., 1963 után]... 130 54. Vírusfelhalmozódás a kloroplasztiszban. Két vírushalmaz dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött dohány (Nicotiana tabacum) mezofillum sejtjének kloroplasztiszában. Az alsó szétnyomja a gránumokat, a felső halmaz kidomborítja a kloroplasztiszt határoló kettős membránt. GR = gránum, V = vírushalmaz, VA = központi sejtüreg, W = sejtfal. 30 000-szeres nagyítás [Esau, 1968 után] 135 55. A: tarlórépa sárga mozaik vírussal (turnip yellow mosaic tymovirus) fertőzött kínai kel (Brassica pekinensis) levél mezofillumsejtjének kloroplasztiszai. Jellegzetes széli vezikulumok (V) a kloroplasztiszban, és virionok felhalmozódása a két kloroplasztisz közötti citoplazmában. B: széli vezikulumok kinagyított képe. Nyilak jelzik a kettős membránnal borított hólyagocskák nyaki részét, amely a citoplazmába nyílik. Az alsó vonalak mérete = 100 nm [Francki et al., 1985 után]... 136 56. A kloroplasztiszok kóros eltérései paradicsom bronzfoltosság vírussal (tomato spotted wilt tospovirus) fertőzött Nicotiana benthamiana növények levelének mezofillumsejtjeiben A: a megnagyobbodott keményítőszemcsék (nyíllal jelölve) szétnyomják a tilakoidmembránokat; B: a kloroplasztiszok alakja megváltozott, a belső membránrendszer fellazult. A tilakoidok (T), a plasztoglobulusok (P) és a kloroplasztiszban található vezikulumok nyíllal jelölve; C: az erősen duzzadt kloroplasztiszban plasztoglobulusok halmozódtak fel (nyíl jelzi); D: a fertőzés utolsó szakaszában a külső burokkal rendelkező virionok az egész citoplazmában megtalálhatók, de sohasem fordulnak elő a kloroplasztiszokon belül. A nyíllal jelzett virionok hármas-négyes csoportokban, vagy többesével láthatók egy közös membránban... 137 57. Kristályos citoplazmatikus zárvány, dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött dohány (Nicotiana tabacum) parenhimasejtjében. A pálcika alakú virionok egymással párhuzamosan, sorokba rendeződve, számos réteget képeznek. 26 000-szeres nagyítás. CH = kloroplasztisz, VA = központi vakuólum, W = sejtfal [Esau, 1968 után]... 139 x
A vírusok osztályozása 58. Amorf citoplazmatikus zárvány (X-test) dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött Nicotiana tabacum levelének parenhimasejtjében. A tubulusok (csövecskék) kis csoportokban, a nyalábok egymással szöget bezárva rendeződtek. RB = riboszómák, ER = endoplazmatikus retikulum, VA = üregek, V = virionok [Esau, 1968 után]... 140 59. Potyvirusokra jellemző forgókerékszerű (pinwheel) zárványok (A, B, C). C: Malva érkivilágosodás vírus (Malva vein clearing potyvirus) forgókerékszerű zárványai. 80 000-szeres nagyítás. La = lemezes aggregátumok, P = plasztid (kloroplasztisz), M = mitokondrium, Pw = forgókerékszerű (pinwheel) zárvány [Horváth József szívessége folytán]... 140 60. Sejtmagzárványok dohány karcolatos vírussal (tobacco etch potyvirus) fertőzött dohánylevél (Nicotiana tabacum) sejtjeiben. A: a metszés síkja merőleges a zárvány síkjára; B: a metszet egy bipiramidális zárvány lemezének síkjában készült. Az ábrák bal alsó sarkában a vonal 500 nm-nek felel meg. Nu = nucleolus (sejtmagvacska) [Francki et al., 1985 után]... 141 61. A: Malva érkivilágosodás vírus (Malva vein clearing potyvirus) fénymikroszkópos zárványai; B: retek mozaik vírus (radish mosaic comovirus) zárványai. 800-szoros nagyítás; C: karfiol mozaik vírus (cauliflower mosaic caulimovirus) zárványai. 450-szeres nagyítás; IB = zárványtestek (inclusions), N = sejtmag, P = plasztid, CN = kristályos, tűszerű zárványok, V = vakuolum [Horváth József szívessége folytán]... 142 62. A dohány nekrózis vírus (tobacco necrosis necrovirus) lokális tünetei Nicotiana knightiana (A) és Solanum capsicastrum (B) növények levelein [Horváth József szívessége folytán]... 146 63. A burgonya X-vírus (potato X potexvirus) és a belőle izolált fehérje és nukleinsav abszorpciós spektruma [Francki és McLean, 1968 után]... 149 64. A lucerna mozaik vírus (alfalfa mosaic alfamovirus) szisztemikus tünetei néhány gazdanövényen. A: Ocimum viridae; B: Solanum marginatum; C: Viburnum opulus [Horváth József szívessége folytán] 154 65. Dohány gyűrűsfoltosság vírus (tobacco ringspot nepovirus) tünetei. A: lokális tünetek Datura gigantea növény levelén; B: szisztemikus szimptómák Tropaeolum peregrinum növény levelén [Horváth József szívessége folytán]... 155 66. Dohány-mezofillumból izolált protoplasztok... 160 67. A dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus) replikáció szakaszai a növényi sejtben. A: fertőzés, B: az RNS kiszabadulása, C: kötődés a riboszómákhoz, D: vírusreplikáz (vagy egy része), E: a replikatív forma keletkezése, F: replikatív intermedierek keletkezése, G: replikatív komplex, H: összeépülés, I: kész virionok, RF: replikatív forma, RI: replikatív intermedier, srns: kis (szubgenomi) RNS [Érsek és Gáborjányi, 1998 után]... 162 68. A potyvirusok [szilva himlő vírus (plum pox potyvirus)] géntérképe. P1(Pro) = P1 fehérje proteázaktivitással, HC-Pro = segítő (helper) komponens, P3 = P3 fehérje, 6K1 = 6K1 fehérje, CI (Hel) = citoplazmikus zárványfehérje helikázaktivitással, 6K2 = 6K2 fehérje, NIa = sejtmagfehérje, NIb (Rep) = sejtmagfehérje replikázaktivitással, CP = köpenyfehérje, poli (A) = poliadenilsav. Magyarázat a szövegben [Riechmann et al., 1991 után]... 163 69. A tehénborsó mozaik vírus (cowpea mosaic comovirus) géntérképe és a transzláció utáni hasadás termékei: poli(a) = poliadenilsav farok, ORF = nyílt leolvasási szakasz, nt = nukleotid, kd = kilodalton. Magyarázat a szövegben [Matthews, 1991 után]... 164 70. A rozsnok mozaik vírus génszerveződése. cap = sapka, trns = transzfer RNS-szerű vég, ORF = nyílt leolvasási szakasz, nt = nukleotid, kd = kilodalton [Matthews, 1991 után]... 165 74. A geminivirusok génszerveződése és lehetséges géntermékei. Magyarázat a szövegben [Mullineaux et al., 1984 után]... 168 75. A paradicsom bronzfoltosság vírus (tomato spotted wilt tospovirus) osztott genomja és génkifejeződése. mrns = messenger RNS, vrns = vírus-rns, p = fehérje (protein), kd = kilodalton. Magyarázat a szövegben [German et al., 1992 után]... 169 76. A tehénborsó mozaik vírus (cowpea mosaic comovirus) és a poliovirusok fehérjegénjeinek hasonló elrendeződése és konzervált szekvenciái. CPMV = tehénborsó mozaik vírus (cowpea mosaic comovirus). VP = vírusprotein, VPg = vírusgenomhoz kötött fehérje. A pontozott részek a homológ szekvenciákat jelölik [Matthews, 1985 után]... 171 77. A lucerna mozaik vírus (alfalfa mosaic alfamovirus), a rozsnok mozaik vírus (brome mosaic bromovirus) és a dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus) genomszerveződésének hasonlósága a szekvenciában homológ szakaszokkal. AMV = lucerna mozaik vírus, BMV = rozsnok mozaik vírus, TMV = dohány mozaik vírus, CP = köpenyfehérje. A vonalazott részek a megfelelő konzervált szakaszok [Matthews, 1985 után]... 172 78. Az antigén, az antigént megjelenítő sejt, a T és a B nyiroksejtek közötti kölcsönhatás [Hampton et al., 1990 után]... 176 79. Az immunoglobulin- (IgG) molekulák felépítése és típusai enzimes hasítás után [Hampton et al., 1990 után]... 178 xi
A vírusok osztályozása 80. A monoklón antitest előállításának folyamatábrája; A: az egér immunizálása, B: a myeloma- és a légsejtek fúzióra történő előkészítése;c: sejtfúzió; D: a sejthibridek szelekciója, szaporítása, krioprezerválása és klónozása; E: a hibridómák szkrínelése; F: monoklón antitest termeltetése és tisztítása [Hampton et al., 1990 után]... 181 81. A kettős géldiffúzió precipitációs íveinek értelmezése. Magyarázat a szövegben [Hampton et al., 1990 után]... 186 82. A különböző ELISA-eljárások sematikus ábrázolása. A: Y = IgG, = vírus, YE = IgG-enzim konjugátum; B: V = F (ab )2, = vírus, Y = IgG, EA = Protein A-enzim konjugátum; C: Y = IgG, = vírus, Y = IgG, A-E = anti-igg-enzim konjugátum; D: A = Protein A, Y = IgG, = vírus, EA = Protein A-enzim konjugátum; E: = vírus, YE = IgG-enzim konjugátum; F: = vírus, Y = IgG, A-E = anti-igg-enzim konjugátum [Hampton et al., 1990 után]... 188 83. A gél-elektroforézis vázlata [Brown, 1990 után]... 196 84. A Southern-hibridizáció vázlata [Sain és Erdei, 1985 után]... 198 85. A blottolás [Sambrook et al., 1989 után]... 199 86. A szendvics-hibridizáció vázlata [Molnár János szívessége folytán]... 200 87. A cdns-készítés folyamata [Brown, 1990 után]... 200 88. Próbakészítés nick-transzlációval. : Eredeti nick pozíció, : Végső nick pozíció, : Jelölt szál [Brown, 1990 után]... 201 89. A biotinálás vázlata [Molnár, 1991 után]... 202 90. A polimeráz láncreakció. A és B: az eredeti DNS-szálak, A és B : a két oligonukleotid primer. A szaggatott vonal az in vitro szintetizált DNS-t jelöli [McInnes és Symons, 1991 után]... 203 91. Az RNS-vírusok detektálása RT-PCR reakcióval. Elsőszál komplementer DNS (cdns) készítése reverz transzkripcióval (RT) RNS templátról, majd a cdns felszaporítása polimeráz láncreakcióval (PCR) [McInnes és Symons, 1991 után]... 205 92. Az indol-3-ecetsav szerkezeti képlete... 207 93. A G 3 gibberellinsav szerkezeti képlete... 208 94. A: a citokininbázisok, B: nukleozidok és C: nukleotidok általános szerkezeti képlete... 208 95. Az etilén szerkezeti képlete... 209 96. Az abszcisszinsav szerkezeti képlete... 210 97. A zeatin (Z) elektronütköztetéses tömegspektruma (a spektrumban csak a legjellegzetesebb fragmentumok szerepelnek). Bi+ = bázision; Mi+ = molekulaion; R.I. = relatív intenzitás; m/z = tömeg/töltés arány... 223 98. A növényeket befolyásoló hét stresszhatás [Schlee, 1992 után]... 232 99. Az aktív oxigénformák szerepe a növényben lejátszódó folyamatok aktiválásában. RP = receptormolekulák, G = G-protein, SA = szalicilsav, SA = szalicilát gyök, BA2H = benzoesav-2- hidroxiláz, + = pozitív hatás, = negatív hatás [Hammond-Kosack és Jones, 1996 után módosítva] 237 100. Az aktív oxigénformák kétfázisú termelődése kórokozó növény kapcsolatban [Baker és Orlandi, 1995 után]... 238 101. Az AOF termelődése (A, B) és sejthalál (C, D) a P.s. tabaci (Pseudomonas syringae pv. tabaci) és P.s. gly. (Pseudomonas syringae pv. glycinea) 4-es és 6-os rasszával fertőzött dohány- és szójasejtkultúrákban. Inkompatibilis (teli szimbólumok) és kompatibilis (üres szimbólumok) gazda parazita kapcsolatok [Baker és Orlandi, 1995 után]... 239 102. A H 2O 2 kimutatása agarlemezes módszerrel. A: gyökereken a baloldali növény a kontroll, B és C: burgonya-levélkorongokon felül a kontroll látható mindkét esetben [Wu et al., 1995 után]... 242 103. H 2O 2 szöveti meghatározása csíranövényből szövetlenyomatok készítésével [Schopfer, 1994 után] 244 104. Nekrotikus léziók körül keletkező szuperoxid és a NBT reakciója során keletkező formazán elszíneződése, dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) inokulált Nicotiana tabacum cv. Samsun NN dohány levélkorongjain [Doke és Ohashi, 1988 után]... 246 105. Nicotiana tabacum cv. Xanthi-nc (A), Nicotiana suaveolens (balról fertőzött, jobbról egészséges, kontroll növény) (B) és Datura stramonium (C) hiperszenzitív rezisztenciája a dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) szemben. Burgonya Y-vírussal (potato Y potyvirus) fertőzött Capsicum annuum cv. Bogyiszlói szisztemikus tünetei (D)... 252 106. A: a burgonya Y-vírussal (potato Y potyvirus) szembeni hiperszenzitív reakció (az inokulált leveleken kialakuló nekrotikus léziók) Solanum tuberosum növényen. B: Solanum venturi (BGRC 8237) vad faj reakciója (szisztemikus mozaik) a burgonya X-vírussal (potato X potexvirus) szemben... 259 107. A transzpozon nyomon követés lépései. Az első lépésben a domináns rezisztenciagént (R gén) homozigóta formában tartalmazó, nem-autonóm transzpozont hordozó növényt olyan növénnyel keresztezik, amely a transzpozon autonóm párját tartalmazza. A nem-autonóm elem az A marker gént hordozza annak érdekében, hogy biztosítsák jelenlétét a növényekben. Az F1 hibridben a nem-autonóm xii
A vírusok osztályozása elem transzlokációját a B marker gén meginduló expressziója jelzi. Ezután további keresztezésekkel eliminálják a riporter gént és az autonóm elemet tartalmazó kromoszómarészt, illetve szelektálják a mutáns, vírusfogékony növényeket. P = promóter régió... 270 108. Rezisztenciagén-izolálás molekuláris térképezés segítségével. A: majdnem izogén vonalak analízise (Nearly Isogenic Lines NIL). A domináns rezisztenciagént hordozó, vírusellenálló növényt (P1) keresztezik a fogékony fenotípusú fajtával (P2). A heterozigóta F1 hibridet a fogékony (P2) szülővel visszakeresztezik. Az utódnövények közül kiválogatják a rezisztens fenotípusúakat (heterozigóták), majd azokat újból a homozigóta recesszív (P2) szülővel keresztezik. Ezt a visszakeresztezést több generáción keresztül ismétlik, és mindig a domináns, vírusellenálló fenotípusra szelektálnak. A kromoszómapárok rekombinációja ( crossing over ) következtében a hetedik nemzedékben szinte a teljes genom a rezisztenciagént tartalmazó szűk régió kivételével a fogékony szülőtől (P2) származik. Ezek tehát majdnem tökéletesen izogén vonalak. B: hasadópopuláció-analízis (Bulked Segregant Analyzis BSA). A domináns (rezisztens), illetve recesszív (fogékony) homozigóta szülők keresztezéséből származó F1 hibridet önmagával keresztezik. A hasadó F2 nemzedék egyedeit fenotípusuk alapján két csoportra osztják. A kromoszómapárok rekombinációja ( crossing over ) következtében a rezisztenciagénnel azonos kromoszómán lévő molekuláris markerek átrendeződnek. C: a molekuláris markereket (polimorfizmusokat) összehasonlítják a hibrid vonalak fenotípusával, és megkeresik a rezisztenciával együtt hasadó markereket. Ezek a keresett lókusz közvetlen környezetéből származó szekvenciarészletek, amelyek segítségével a genomi könyvtárból izolálhatók a rezisztenciagének... 272 109. A növény idegen génnel történő transzformálásának főbb lépései [Salazar, 1996 után]... 281 110. A pga 482 alapú plazmid. Az uborka mozaik vírus (cucumber mosaic cucumovirus CMV) Trk7-es törzse cdns klónjáról származó, 1200 bázispár hosszúságú régiót, mely a vírus köpenyfehérje génjét (CP) hordozza, az ábrán jelölt XbaI helyre klónozták 35S promóter és NOS transzkripciós terminál régió közé. BR = (right border) a T-DNS jobb oldali határszekvenciája; BL = (left border) a T-DNS bal oldali határszekvenciája; NptII = neomicin-foszfotranszferáz II NOS promóter és terminál régió között; Tet = tetraciklin-rezisztenciagén baktériumpromóter mögött... 282 xiii
A táblázatok listája 1. Növénypatogén víruscsaládok és nemzetségeik száma... 10 2. Tospovirusok átvitelében szerepet játszó vektorok... 12 3. A Nemzetközi Vírustaxonómiai Bizottság által újonnan jóváhagyott vírusrendszer... 35 4. Növenypatogen vírusnemzetségek és típustagjainak fontosabb tulajdonságai... 38 5. A növénypatogén vírusnemzetségek típus vírusfajainak összefoglaló tulajdonságai1... 44 6. A vírusok magyar és angol nevei, valamint akronímjai1, 2, 3, 4, 5, 6, 7... 52 7. A növényvirológiában használt fontosabb kísérleti növények kódjai1... 66 8. A burgonya Y-vírus (potato Y potyvirus) átvitele levéltetvekkel (Govier és Kassanis, 1974 után) 87 9. Burgonya Y-vírus (potato Y potyvirus) és helper komponens átvitelek levéltetvekkel (Govier és Kassanis, 1974 után)... 88 10. Lokális növény-vírus kapcsolatok... 106 11. Szisztemikus növény-vírus kapcsolatok... 107 12. Lokálislézió-számlálás latin négyzet módszerrel... 111 13. Lokálislézió-számlálás féllevél és latin négyzet módszerrel... 112 14. A dohány mozaik vírus és a paradicsom mozaik vírus szétválasztása differenciáló tesztnövényekkel (Horváth, 1993a után)... 114 15. Vírusok fenntartására alkalmas tesztnövények és azok inokulációjának optimális ideje (Noordam, 1973 után)... 115 16. Néhány vírus fenn tarthatósága gazdanövény ékben... 116 17. A magyar vírusellenőrzési rendszerben használt fás szárú indikátorokkal kimutatható szőlőpatogén vírusok1... 120 18. Gyümölcsfajok üvegházi fás szárú biológiai tesztelése (Bach és Szőnyegi, 1996 után)1... 123 19. A citoplazmatikus és a normális sejtalkotórészek elszíneződése különböző festések alkalmazásakor (Dijkstra és De Jager, 1998 után)... 142 20. Növényvírusok, amelyekkel szemben monoklón antitesteket állítottak elő (van Regenmortel és Dubs, 1993 után módosítva)... 182 21. Az indol-3-ecetsavnak és különböző származékainak tömegspektrumában előforduló jellegzetes ioncsúcsok m/z értékei és a bázisionhoz viszonyított relatív intenzitásuk (zárójelben). IES = = indol-3- ecetsav, Me = metil, TMS = trimetil-szilil, Mi+(Mi-) = molekulaion, Bi+(Bi-) = bázision.... 216 22. Citokininvegyületek és származékaik elektronütköztetéses tömegspektrumát alkotó fontosabb ioncsúcsok m/z értékei és relatív intenzitásuk a bázision százalékában (zárójelben). ip = izopenteniladenin, [9R]iP = izopentenil-adenin-ribozid, Z = zeatin, [9R]Z = zeatin-ribozid, TMS = trimetil-szilil, perme = permetil, Mi+ = molekulaion, Bi+ = bázision.... 224 23. Az AOF mérési módszereinek összefoglalása (Schroeder et al., 1996 után módosítva)... 241 24. Nicotiana tabacum fajták és törzsek vírusrezisztenciája... 253 25. A paradicsom vírusrezisztenciája (Spaar és Kleinhempel, 1985 után módosítva)... 254 26. A Capsicum genotípusok rezisztenciája és a tobamovirus patotípusok közötti kapcsolat (Boukema, 1984 után)... 255 27. A paprika komplex vírusrezisztenciája (Spaar és Kleinhempel, 1985 után)... 256 28. Paprikafajták tobamovirus-ellenállósága... 257 29. A genetikai bázis (Solanum fajok) vírusrezisztenciája (Horváth, 1988 után) 1, 2, 3... 258 30. Fontosabb rezisztenciaszabályozó gének (Foxe, 1992 után)... 259 31. A burgonya X-vírus (potato X potexvirus) törzsek csoportosítása (Foxe, 1992 után)... 260 32. Új burgonyafajták nemesítésének vázlata (Ross, 1986 után módosítva)... 263 33. Protoplaszt-tenyésztés és a növényregenerálás körülményei... 268 34. A köpenyfehérjegénnel indukált vírusrezisztencia a transzgénikus növényekben (Miller és Hemenway, 1998)... 274 35. Az Európai Közösségben elő nem forduló kórokozók1... 286 36. Az Európai Közösségben elő nem forduló, de az Európai Közösségre nézve fontos vírus, vírusszerű és viroid kórokozók... 288 37. Az Európai Közösségben előforduló és az Európai Közösségre nézve fontos károsítók... 289 38. Európai karantén károsítók (vírusok, vírusszerű kórokozók és viroidok) az EPPO-régióban (Smith et al., 1997 után)... 292 xiv
1. fejezet - Előszó A Növényvírusok és virológiai vizsgálati módszerek c. egyetemi tan- és kézikönyv megírását az tette szükségessé, hogy a Pannon Agrártudományi Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Karának (Keszthely) Növényvédelmi Intézete elnyerte az Országos Akkreditációs Bizottsághoz benyújtott pályázatát Növényvirológiai Iskola (Ph.D.-képzés) megteremtésére. Tekintettel arra, hogy magyar nyelvű vírusmódszertani kiadvány eltekintve a korábbi években megjelent növényvirológiai könyvekben és folyóiratokban közzétett szűkebb körű ismeretektől nem áll korszerű formában rendelkezésre a Ph.D. hallgatók számára, ezért nélkülözhetetlennek tartottuk ennek a könyvnek a kiadását. Úgy gondoljuk, hogy Ph.D. hallgatóinkon kívül az agrármérnök, az agrárkémikus agrármérnök, a növényvédelmi szakmérnök és a növényorvosi szak hallgatóinak régi kívánsága teljesül azzal, hogy a Növényvírusok és virológiai vizsgálati módszerek c. tankönyv megjelenik. Reméljük, hogy ezt a könyvet nemcsak az agráregyetemi és főiskolai képzésben, hanem a biológusképzésben részt vevő hallgatók is örömmel fogadják. Az egyetemi tankönyvet kigondoló szerkesztők részéről talán merész vállalkozásnak tűnhet, hogy a módszertani könyv megírását nagyobb részben virológus Ph.D. hallgatóinkra bíztuk. Ezzel azt kívántuk elérni, hogy saját tudományterületük témáiban minél jobban elmélyedjenek, megismerjék a legalapvetőbb módszereket, és azokat úgy írják meg, ahogyan megálmodták egy hazai, még nem létező tankönyvben. Az egyes fejezetek végén megtalálható Irodalom az ismeretek szélesebb körű elsajátításában kí-ván segítséget nyújtani. A szerkesztők és a szerzők köszönetüket fejezik ki mindazoknak, akik a könyv kéziratának elkészülte során hasznos észrevételeket tettek. A kézirat előkészítésében, szerkesztésében nyújtott technikai segítségért hálás köszönetünket fejezzük ki Hun Lajosné, Ihász Zoltánné és Molnár Katalin munkatársainknak. Messzemenő köszönetünket fejezzük ki Balázs Ervin, Barna Balázs, Király Zoltán és Klement Zoltán professzor uraknak azért, hogy a Pannon Agrártudományi Egyetem Virológiai Doktori Iskola munkájában közreműködtek és segítették a virológus doktorjelöltek tudományos tevékenységét és e tankönyvben való közreműködését. Köszönetet mondunk azoknak a hazai és külföldi kollégáinknak és kiadóknak, akik eredeti és már megjelent értékes ábráikat rendelkezésünkre bocsátották. Nem utolsó sorban köszönetettel tartozunk a könyv lektorainak, akik észrevételeikkel és tanácsaikkal gazdagították a könyvet. Köszönet illeti a Mezőgazda Kiadót és minden pártfogó támogatót, hogy e könyv megjelentetését elősegítették. A Növényvírusok és virológiai vizsgálati módszerek c. egyetemi tankönyvet azzal a gondolattal bocsátjuk útjára, hogy felhívjuk vele a figyelmet a rohamosan fejlődő növényvirológia fontosságára és elősegítjük az egyetemi hallgatóknak és a Doktori Iskola Ph.D. hallgatóinak munkáját, ismereteik gyarapodását, továbbá a tudományba vetett hitük megőrzését és továbbadását. Keszthely Budapest, 1998 novemberében Horváth József intézetigazgató egyetemi tanár, az MTA lev. tagja Pannon Agrártudományi Egyetem Növényvédelmi Intézet, Keszthely Gáborjányi Richard egyetemi magántanár, az MTA doktora Magyar Tudományos Akadémia Növényvédelmi Kutatóintézete, Budapest 1
2. fejezet - Bevezetés a virológiába 1. A vírusok jelentősége A vírusok az élővilág olyan parazitái, amelyek növényekben, emberekben, állatokban, rovarokban és különböző mikroorganizmusokban többnyire súlyos megbetegedéseket idéznek elő. A vírusbetegségek (himlő, veszettség, sárgaláz, sertéspestis, Eupatorium sárgalevelűség, tulipán színtörés) hosszú idők óta ismertek, bár etiológiai kutatásuk és fertőzőképességük bizonyítása csak a XIX. század végén kezdődött el. Finlay 1881-ben igazolta a sárgaláz víruskórokozójának átvitelét Aedes aegypti csípőszúnyoggal, Mayer 1886-ban a dohány mozaik betegséget okozó vírus átvitelét fertőző dohánynövény szövetnedvével, Loeffler és Frosch pedig 1898-ban bizonyította a szarvasmarhák száj- és körömfájás-betegség víruskórokozójának szűrhetőségét. Jelenlegi ismereteink szerint a vírusok a Földön mindenütt előfordulnak. Csupán Európában mintegy ezer növényi vírusbetegség ismert; a szilva himlő vírus (plum pox potyvirus) a volt Jugoszlávia területén mintegy 16 millió szilvafát betegített meg és pusztított el. A növényvírusok által előidézett termésveszteségekre vonatkozóan (több mint 30 vírus esetében) Pennazio et al. (1996) közölt legújabban összefoglaló tanulmányt. Az ember- és állatpatogén influenzavírusok (A és B típus) 8 10 évenként igen jelentős epidémiákat, néha pandémiákat okoznak. A XX. században három, nagy morbiditással és gyors terjedéssel járó vírus-influenzapandémiát figyeltek meg. Az első az ún. spanyolnátha volt, amely 1918 áprilisában lépett fel, és mintegy 20 millió ember halálát okozta. A második, az ún. ázsiaiinfluenza -járvány 1957-ben alakult ki (Bakács és Farkas, 1965). A harmadik járványt amely 1968/1969-ben az Amerikai Egyesült Államokban lépett fel az influenzavírus ún. Hongkong típusa idézte elő. 2. A vírusok morfológiája és felépítése A vírusok olyan fertőzőképes, szubmikroszkopikus obligát sejtparaziták, amelyeknek szférikus (izometrikus) formái 20 200 nm átmérőjűek, megnyúlt pálcika, ill. fonál alakú formái 100 2000 nm hosszúságúak és 10 20 nm átmérőjűek. A vírusok nagyobb része helikális szimmetriájú; egyes baktériumvírusok (bakteriofágok) binálisak (1. ábra). A geminivirusoknak iker virionjaik vannak. A vírusok a genetikai információt hordozó egyszálú, kétszálú, lineáris vagy cirkuláris ribonukleinsavból (RNS) vagy dezoxiribonukleinsavból (DNS) és a nukleinsav védelmi funkcióját ellátó fehérjeburokból (kapszid) állnak. A nukleinsav és a kapszid együttesen alkotja a nukleokapszidot. Az ilyen összetételű vírusokat burok nélküli (non-enveloped) vírusoknak nevezzük [pl. dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus), rovarpatogén iridovirus stb.]. A vírusok egy másik részénél a nukleokapszidot még egy külső glükoproteid burok (peplon) veszi körül [pl. paradicsom bronzfoltosság vírus (tomato spotted wilt tospovirus), valamint néhány növény- és rovarpatogén rhabdovirus]. Egyes vírusok még különböző mértékben lipideket, cukrot és nyomokban poliaminokat is tartalmaznak. 1. ábra - A vírusok sematikus ábrázolása. A: helikális dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus); B: izometrikus, kubikális szimmetriájú tarlórépa sárga mozaik vírus (turnip yellow mosaic tymovirus); C: bakteriofág (Echerichia coli T 2 -fágja) 3. A vírusok replikációja 2
Bevezetés a virológiába A vírusok saját anyagcserével nem rendelkeznek, replikációjukhoz a gazdasejt fehérje- és nukleinsavszintetizáló képességét használják fel. A replikáció során a gazdasejt tevékenységét úgy programozzák át, hogy a sejt saját anyagai elősegítsék új virionok bioszintézisét (produktív infekció). Bizonyos ember-, ill. állatpatogén vírusok képesek a gazdasejt rosszindulatú átalakítására is (malignus transzformáció); ebben az esetben a sejtek a rákos sejtekhez válnak hasonlóvá. Produktív infekció esetén a vírusok replikációja hat szakaszra osztható: (1) adszorpció, (2) penetráció, (3) dekapszidáció, (4) eklipszis, (5) maturáció, (6) kiszabadulás. Az adszorpciós fázisban a sejt felszíne és a virion között stabil kötődés jön létre. A penetráció során a virion különböző mechanizmusokkal (növényvírusoknál vektorok segítségével, állatpatogén vírusoknál fagocitózis-szerű folyamattal, baktériumvírusok esetében nukleinsav- belövéssel ) jut be a sejtbe. A penetráció után a virion dekapszidálódik. E folyamatban egyes vírusoknál ún. kapszid fehérjéket bontó enzim vesz részt, más vírusoknál (pl. influenzavírus) pedig a peplon egyesül a sejtmembránnal és a citoplazmába csak a nukleokapszid hatol be. Az eklipszis szakaszban a vegetatív vírus nukleinsavban tárolt információi nukleinsav-polimerázok segítségével új nukleinsavak képződését eredményezik (replikáció). Hasonlóan fontos a nukleinsavat bontó nukleázoknak (RNázok, DNázok) és a nukleinsavtöréseket összekapcsoló, valamint a vírusnukleinsavnak a sejtgenomba történő beépítését végző ligázoknak a szerepe. A vírusnukleinsav replikációjával párhuzamosan kezdődik a vírusfehérjék szintézise. A maturációs (érési) szakaszban a szintetizálódott nukleinsav-, a fehérje- és az egyéb komponensek érett, fertőző vírusokká egyesülnek. Az összeépülés az izometrikus RNS-tartalmú vírusoknál a nukleinsav- és a fehérjealegységek fizikokémiai konfigurációjából adódóan csak egyféle virion kialakulásához vezethet. Más vírusok spontán is aggregálódhatnak, de ismertek olyanok is (pl. adenovirusok), amelyeknek az alkotórészei nem tudnak minden esetben komplett virionná összeépülni, és ún. üres köpenyfehérje-burkok jönnek létre. A vírusok replikációjáról A vírusgenom szerveződése és a vírusok replikációja című fejezetben találhatók részletes ismeretek. 4. A vírusos betegségek kialakulása és a tünetek (szimptómák) A vírussal fertőzött gazdaszervezetben morfológiai, citológiai, fiziológiai stb. elváltozások figyelhetők meg, amelyek külső és belső tünetekben nyilvánulnak meg. A növényvírusok a fertőzött sejtek plazmodezmáin keresztül hatolva fertőzik meg a szomszédos sejteket (4 80 µm/óra terjedési sebesség), majd a szállítószövetekben, a floemben és a xylemben 0,1 1,8 cm/óra sebességgel képesek terjedni. A hiperszenzitíven reagáló növényi szövetekben a vírusok terjedése a nekrotizálódó sejtek miatt megáll. Az állatpatogén vírusok a nyirok- és véredényekben vagy az idegpályákon keresztül terjednek. A rovarpatogén vírusok orális felvételt követően a gyomorba jutva lokalizálódhatnak, vagy a hemolimfán keresztül más szövetbe (zsírszövet, szaporítószervek, idegrendszer) jutnak. A tünetek a fertőzést követő néhány nap múlva megjelenhetnek (növény-, ember- és állatpatogén vírusok), míg a bakteriofágok esetében néhány perc alatt. Ismeretesek ún. lassú vírusok is, amelyek néhány hónap (veszettség vírus), ill. 1 2 év alatt (fás szárú növények vírusai) manifesztálódnak. A növényvírusok külső tünetei szín- és formaelváltozásokban jutnak kifejezésre (abnormális kalluszképződés, sejtfalvastagodás, amorf és kristályos zárványok). Az ember- és állatpatogén vírusok által előidézett betegségtünetek (láz, fej- és izomfájás, étvágytalanság, fokozott váladékképződés), hasonlóan a növényvírusok tüneteihez, nem specifikusak. A legfontosabb betegségszindrómák az alábbi csoportokba sorolhatók: idegrendszeri, légúti, légzőszervi, bőr- és nyálkahártya-, szem-, máj-, emésztőszervi, nyirok- és lázas betegségek. 5. A vírusok átvitele, terjedése Minden növényvírus átvihető fogékony gazdanövényére kertészeti oltással, de természetes terjedésük főképpen vektorokkal (levéltetvek, kabócák, fonálférgek, talajban élő gombák) és parazita növényekkel (Cuscuta spp.) történik. A vektormentes átvitelen kívül a vegetatív szaporítószervekkel (gumó, hagyma, rizóma), a generatív szaporítószervekkel (mag, pollen) és a mechanikai úton történő terjedésnek van jelentősége. Az ember- és állatpatogén vírusok terjedésében a kontakt átvitelnek, a csepp- és bőrfertőzésnek, a transzplantációnak és a passzázsnak (tojás, anyatej) van jelentősége. A vírusok igen széles körű elterjedése, tág gazdaköre, valamint a kedvező ökológiai körülmények sok esetben időben és térben egybeeső epidémiák kialakulását, vagy olyan pandémiák kialakulását eredményezi, amelyek kiterjedése és időtartama határtalan. Az epidémiák és pandemiák kialakulásában az ember direkt és indirekt szerepén kívül igen fontos szerepet játszik a növények esetében a rezisztencia hiánya, a megnövekedett nemzetközi forgalom stb. Az ember- és állatpatogén vírusoknál az ökoszisztémában bekövetkezett változások, a széles körben elterjedt háziállat ember kapcsolattal együttjáró vízés táplálékkontaminációk, valamint a vektorpopulációk által terjesztett számos vírus olyan betegségek epidémiáját és pandemiáját képes előidézni, mint pl. a veszettség, influenza stb. 3
Bevezetés a virológiába 6. A vírusok diagnosztikája Vírusbetegségnek csak az tekinthető, aminek víruskórokozóját sikerül izolálni, antigénjeit a gazdaszervezetben kimutatni és/vagy a betegséget mesterséges inokulációval reprodukálni. A vírusfertőzés következtében fellépő tünetek (szimptómák) alapján bizonyos vírusokra lehet következtetni, de a gazda vírus reakciókat befolyásoló környezeti tényezők jelentős volta, továbbá a számos látens és lassú fertőzés (slow vírusok) miatt a szimptomatológia egyedül igen megbízhatatlan a vírusok diagnosztikájában. A vírusok mesterséges átvitele tesztnövényekre, tesztállatokra, valamint olyan objektív diagnosztikai eljárások, mint pl. az ELISA-módszer, a komplementkötési reakció, a hemaglutináció, a neutralizáció, az elektronmikroszkópia, az immunoelektronmikroszkópia, az RNS-DNS hibridizáció, a polimeráz láncreakció (PCR) stb. jelentős szerepet játszanak a vírusok azonosításában. A vírusok fizikai tulajdonságain (hőinaktiválási pont, in vitro eltarthatóság, hígíthatóság stb.) alapuló diagnosztika megbízhatatlan. 7. A vírusok elleni védekezés A vírusokkal mint fertőző betegségekkel szembeni védekezés két csoportba osztható: (1) megelőzés (profilaxis) és (2) gyógyítás (terápia). A növényvírusokkal szembeni preventív eljárások közül a rezisztenciára nemesítésnek (rezisztens fajták előállításának), a vírusmentes szaporítóanyagok használatának, a fertőzési források (gyomnövények), a vírusátvitelben szerepet játszó vektorok elpusztításának és a karantén rendszabályok betartásának a legnagyobb a jelentősége. Újabban eredményeket értek el a gyenge vagy gyengített vírustörzsek preimmunizálásával kapcsolatban. A keresztvédettség (cross protection) jelenség néven ismertté vált biológiai védekezés lényege az, hogy egy vírus gyenge, enyhe megbetegedést okozó törzse védelmet nyújt ugyanazon vírus súlyos betegséget előidéző törzsének fertőzésével szemben, és ez utóbbi vírus szaporodása is jelentősen csökken. A biotechnológiai módszerek közül figyelmet érdemel a köpenyfehérjegénnel, a szatellit RNS-sel, az értelmetlen (antiszensz) nukleinsavval és a defektív interferáló molekulákkal kialakított indukált rezisztencia. A biotechnológiai módszerek alkalmazását a növényvírusok ellen azok az elmúlt években történt biológiai, biokémiai és molekuláris biológiai felfedezések tették lehetővé, amelyekkel ismertté vált az egyes szervezetek működését ellenőrző gének megismerése és megváltoztatása. A génsebészeti, ill. a génátültetési módszerek felhasználásával forradalmi változások következtek be a mezőgazdaságban és a növényvédelemben. Egyes vélemények szerint 1 2 évtized múlva a világ élelmezésében szerepet játszó 29 fő tápnövény 80%-a genetikailag módosított, azaz transzgénikus növény lesz. A transzgénikus növények előállításával kapcsolatban részletes adatok találhatók A vírus-ellenállóságra nemesítés biotechnológiai módszerei c. fejezetben. A terápiai eljárások közül főképpen a hőterápiának és a regenerációs terápiának (merisztéma kultúra) van jelentősége. A növényvírusok és általában a vírusok elleni kemoterápiát (vírusellenes anyagok) igen nagy mértékben hátráltatja az a tény, hogy a vírusoknak nincs önálló anyagcseréjük, ezért az in vivo végzett kemoterápikumok nemcsak a kórokozót, hanem a gazdasejtet is károsítják. Ennek ellenére egyes vírusellenes szerek (pl. Ribavirin, Tiazofurin, Pyrazofurin) tápoldatba adásával sikerült egyes vírusok [pl. burgonya X-vírus (potato X potexvirus), burgonya S-vírus (potato S carlavirus)] szaporodását merisztéma kultúrában gátolni, vagy megszüntetni. Újabban metil-benzimidazol-2il-karbamát tartalmú gombaölő szerekkel is (pl. Benlate, Bartstin) sikerült mérsékelni egyes növényvírusok tünettani hatását. A növényvírusok elleni védekezéssel kapcsolatos antivirális, kémiai anyagokról Gáborjányi és Tóbiás (1986a,b), Hansen (1988, 1989), Schuster (1988), Kluge et al. (1990), Tallóczy és Gáborjányi (1990), Yordanova et al. (1996), valamint Horváth (1999) munkái adnak összefoglaló áttekintést. Az ember- és állatpatogén vírusok elleni preventív védekezésben az a lényeges különbség, hogy a gerincesekben, beleértve az embert is, a vírusfertőzésre immunreakció lép fel, amelyet igen hatásosan lehet felhasználni. A preventív védekezés a vírus terjedésének megakadályozására (hygiene, fertőtlenítő rendszabályok betartása, vektorok elleni védekezés, az emberre veszélyes állati gazdák eliminálása), védőoltásokra, premunizálásra és a karantén-rendszabályok betartására terjed ki, míg a terápia (gyógyítás) a tüneti kezelésre és a kémiai gyógyításra szorítkozik. Az aktív immunizálás (védőoltás) humorális immunitást és a celluláris immunreakció aktiválását indukálja, ezáltal a legfontosabb profilaktikus eljárás. Ilyen pl. az influenza elleni védőoltás (kisgyermekeknek, 65 év feletti és veszélyeztetett személyeknek), amely 1 évig, vagy a sárgaláz elleni védőoltás (fertőzött területekre utazóknak), amely 10 évig jelent védettséget. A járványos gyermekbénulás ellen az 1970-es években bevezetett Kiterjesztett Immunizációs Program (Expanded Programme on Immunization = EPI) eredményeként a WHO becslése szerint több mint 400 ezer gyermeket sikerült megmenteni attól, hogy nyomorékká váljon, és remélhetőleg ez a járványos betegség az ezredfordulóra megszűnik. A premunizálás (nem specifikus védelmi szisztéma) mind profilaktikusan, mind terápikusan rövid 4
Bevezetés a virológiába idejű védelmet jelent az emberre és az állatra egyaránt. Ezt igazolják az interferonnal végzett kutatási eredmények, amelyeket a különböző daganatokat előidéző vírusok ellen használnak. Az interferon nincs hatással a vironra; hatását úgy fejti ki, hogy egy másik mrns transzkripcióját depresszálja. Ez a mrns a riboszómákban egy sejtfehérjének (antivirális protein, AVP) a transzlációját segíti elő, ami gátolja a vírusfehérjék transzlációját úgy, hogy a vírus-mrns-t nem engedi a riboszómákhoz kötődni. Széles körű használatának gátat szab a toxikusság, a toleranciafázis és a szelektivitás (arra a szervezetre hat, amely termelte). A tüneti kezelésre irányuló terápia a betegség klinikai megjelenését (pl. láz, vérnyomásváltozás) veszi figyelembe, noha jól ismert, hogy vírusellenes szer nem áll rendelkezésre. Krónikus és látens vírusfertőzések egyáltalán nem befolyásolhatók, mivel nem ismeretes, hogy a vírust, ill. a vírusgenomot a sejtből hogyan lehet eltávolítani. Ennél sokkal fontosabb és egyben igen veszélyes probléma az, hogy az antivirális anyagok gyakran rezisztens vírusmutánsok kialakulásához vezetnek. Az antivirális terápia megválasztásánál fontos szempont a fertőzési stádiumnak és a replikáció stádiumának megfelelő antivirális anyagok kiválasztása. A penetrációs szakaszban a fehérje kapszid gátlására influenza A-vírus esetén ciklikus aminok használata javasolt. Az orthomyxo- és togavirusok penetrációs folyamatát gátolja pl. az amantadin, amelynek sósavas sója Viregyt néven ismert Magyarországon. A ciklikus aminok (pl. Amantadin) gátolják az influenza A-vírust a korai fertőzési szakaszban, és emellett jó profilaktikus hatásuk is van. A transzkripciót gátló szerek közül ismert a Rifampicin, amely a mrns átírásához szükséges polimeráz enzimeket gátolja. A transzlációt gátló kemoterapikumok közül legismertebb a Marboran, amely főleg az adeno- és herpesvírusok ellen hatásos. A nukleinsav-szintézis gátlására alkalmasak a polimeráz enzimek szintézisére ható moroxidinszármazékok és a Virazol, amely kísérleti állatokban gátolja a herpesvírus és több influenzavírus szaporodását. A pirimidin-analógok a purinanalógokkal ellentétben toxikus mellékhatást eredményeznek, noha egyes vírusfertőzések (pl. herpes simplex) ellen hatásosak. A purinanalógok (Acyclovir) hatásosak a herpesvírusok ellen és kevésbé toxikusak. A növényvírusok (vírusbetegségek) elleni védekezési lehetőségeket Hadidi et al. (1998) legújabb kézikönyve tárgyalja. 8. A vírusok eredete A vírusok eredete extrém alkalmazkodóképességük és gyors változékonyságuk miatt ma még ismeretlen, de számos lehetséges teória van arra vonatkozóan, hogy a növény- és állatvírusok közös eredetűek (Goldbach, 1986; Roossinck, 1997). Tekintettel arra, hogy a vírusok obligát sejtparaziták, létezésük csak a sejtes élőlények megjelenésével együtt vagy azok megjelenését követően képzelhető el, és mint genetikai szintű paraziták, csak az élettel párhuzamos evolúciós múltra tekinthetnek vissza. Ezt bizonyítja az a tény is, hogy a jelenleg ismert növényvírus-nemzetségből 52-nek (több mint 80%) a genomja RNS, és leginkább (46) egyszálú RNS. Egyre több bizonyíték van arra, hogy a vírusok vagy azok egy része a sejtből alakult ki úgy, hogy a sejtek hosszú időn át, egymást követő mutációk eredményeképpen elvesztették enzimrendszereiket és emiatt függő viszonyba kerültek egy másik sejttel szemben, amelynek enzimjeit a reprodukcióhoz felhasználhatta. A sejtből származás elvét támogatja az, hogy például egyes pozitív szálú RNS-vírusok és az RNS-tartalmú bakteriofágok nukleinsava inkább hasonlít a gazdasejthez, mint egymáshoz. Ismert az is, hogy a gazdasejtben szaporodó vírus- RNS molekulák és a gazdasejt nukleinsava között a riboszómakötő helyek számát tekintve hasonlóság van. A szomszédos nukleotid párok gyakoriságának vizsgálata során összefüggések mutathatók ki a vírus-dns és a sejt-dns szerkezete között. A vírusokban és a különböző élőlényekben a nukleinsavak kapcsolatai és kölcsönhatásai igen szorosak és sokrétűek. A vírusok evolúciójában a kapszidnak alapvető jelentősége van, ui. a fertőzés természetes körülmények között csakis a védett génállományú virion útján lehetséges. A vírusok evolúciója tehát az élet evolúciójával párhuzamos genetikai információ-evolúciónak az eredménye. Érdemes megjegyezni, hogy morfológia, replikációs stratégia és vektortípusok alapján történő víruscsoportosítás valószínűleg tükrözi evolúciós kapcsolataikat, mivel a közös jegyek (tulajdonságok) azok, amelyeket a közös őstől örököltek. Az a tény, hogy kevés víruscsoportnak (nemzetségnek) van hasonló tulajdonság-együttese, arra utal, hogy a különböző csoportoknak (nemzetségeknek) különböző az eredete. Ez azt jelenti, hogy a vírusok polifiletikus eredetűek. Az a tény, hogy az egyes víruscsoportok tagjai különböznek egymástól a gazdanövénykörben és a vektorokban arra utal, hogy a növényi vírusfajok létrejöttének oka (vagy eredménye) az új gazda-, ill. vektorfajok megszerzése. A vírusok evolúciójában kétséget kizáróan a mutáció, a rekombináció és a gének újrarendeződése (génkicserélődés) játszotta a legfontosabb szerepet (Chenault és Melcher, 1994; White et al., 1995; Hu és Ghabriel, 1996; Roossinck, 1997). 5
3. fejezet - A vírusok osztályozása és rendszertana A vírusok fejlődéstörténeti rokonsága még nem tisztázott, csak egyes részletei ismertek, ezért egységes osztályozásuk nehézségekbe ütközik. Tekintettel arra, hogy a vírusok egy része (pl. rhabdovirusok) növényekben és rovarokban is szaporodik, ezért a gazdák szerinti osztályozás tudományos szempontból nem elfogadható. Ennek ellenére a könnyebb áttekinthetőség, valamint számos alapvető ismeret hiánya miatt a vírusokat gyakorlati szempontból a következők szerint csoportosíthatjuk: (1) növény-, (2) ember-, (3) állat-, (4) rovar-, (5) baktérium-, (6) gomba-, (7) alga- és (8) fitoplazmavírusok. A vírusokkal kapcsolatos kezdeti kutatások során megállapítást nyert, hogy a virionok fénymikroszkóppal nem láthatók, táptalajon nem tenyészthetők és nem szűrhetők. A szűrhetőség volt az egyetlen olyan fiziko-kémiai tulajdonság, amelyből következtetni lehetett a vírus méretére. A legtöbb tanulmány ebben az időben a vírusok fertőzőképességével foglalkozott. Ezért a vírusok osztályozásának kezdeti próbálkozásai az általános patogén tulajdonságokat, ökológiai tulajdonságokat és az átvitel lehetőségeit vették figyelembe. A vírusokat a növényvírusok által előidézett tünetek (szimptómák) alapján csoportosították (vulgáris nevezéktan). Az azonos tüneteket mutató vírusokat egy csoportba sorolták ( mozaik vírusok ), ahova olyan vírusok tartoztak (pl. dohány mozaik vírus = tobacco mosaic tobamovirus, karfiol mozaik vírus = cauliflower mosaic caulimovirus) (2. ábra), amelyekről ma már tudjuk, hogy tulajdonságaikban teljesen eltérnek egymástól. 2. ábra - A: dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött Nicotiana tabacum cv. Samsun mozaikos levelei; B: tünetek a karfiol mozaik vírussal (cauliflower mosaic caulimovirus) inokulált Brassica rapa var. rapa levelén A vulgáris nevezéktant később az ún. számkatalogizáló nevezéktan váltotta fel. A számkatalogizáló nevezéktan sem vitte előbbre a fejlődést, és lényegében alig jelentett változást a vulgáris nevezéktanhoz képest. A számkatalogizáló nevezéktanra jellemző, hogy a vírust a fő gazdanövény vulgáris (pl. tobacco = dohány), vagy latin genusznevével (pl. Nicotiana) és a vírus szóhoz csatolt számmal jelölte (pl. tobacco virus 1 vagy Nicotiana virus 1). A számkatalogizáló nevezéktant később egy újabb nómenklatúra-rendszer váltotta fel, illetve egészítette ki. Ez az új nevezéktan csak annyiban tért el a számkatalogizáló nevezéktantól, hogy azt még a vírus egy speciális tulajdonságával egészítette ki. Így pl. a tobacco virus 1, illetve Nicotiana virus 1 az új nevezéktan alapján nagyfokú hőtoleranciája miatt a Nicotiana virus altathernus nevet kapta. Az 1930-as évek végén Holmes (1939) egy újabb rendszert dolgozott ki. A kettős nevezéktan vagy binominális nómenklatúra az élő szervezetek elnevezéséhez hasonlóan nemzetség- és fajnevet használ. Az elnevezések alapját azonban ebben a rendszerben is a fő gazdanövényeken okozott tünetek képviselik. A mozaik típusú betegségeket a binominális rendszer pl. Marmor néven csoportosította, és a tobacco mosaic virust Marmor tabaci névvel jelölte. A növénypatogén vírusoknak a fenti elvek alapján történt elnevezése egyre inkább tarthatatlanná vált. Bebizonyosodott ti., hogy a vírusok által előidézett szimptómák még ugyanabban a gazdanövényben is eltérőek lehetnek, amelyet a külső környezeti feltételek is lényegesen befolyásolhatnak, továbbá ugyanahhoz a 6