Вирус курчавости листьев сладкого картофеля - Sweet potato leaf curl virus

Вирус курчавости листьев сладкого картофеля
Классификация вирусов е
(без рейтинга):Вирус
Царство:Моноднавирия
Королевство:Shotokuvirae
Тип:Cressdnaviricota
Класс:Repensiviricetes
Порядок:Геплафувиралес
Семья:Geminiviridae
Род:Бегомовирус
Виды:
Вирус курчавости листьев сладкого картофеля
Иллюстрированное изображение Геминивирусы (принадлежит семейству SPLCV).

Вирус курчавости листьев сладкого картофеля обычно сокращенно SPLCV. Выбранные изоляты обозначаются как SPLCV, за которыми следует аббревиатура места их выделения. Например, бразильский изолят обозначается как SPLCV-Br.[1]

В вирус курчавости листьев сладкого картофеля один из более чем 20 вирусов, которые, как известно, заражают сладкий картофель.[2] Он входит в группу инфекционных заболеваний сладкого картофеля. Бегомовирусы широко известные как «развертки».[3] Вирусы распространены среди сладкого картофеля, поскольку их распространение обычно зависит от хранящихся корней или стеблей. Следовательно, вирусы могут накапливаться и с годами откладывать свое появление.[4] Вирусы в сладком картофеле представляют собой проблему, потому что они снижают урожайность и качество корнеплодов.[5] Это проблематично, поскольку сладкий картофель занимает седьмое место среди продовольственных культур в мире.[4]

Вирус курчавости листьев сладкого картофеля Обычно передается от насекомого к растению белокрылками (Bemisia tabaci ).[5][4] Кроме того, он может передаваться с завода на завод через вегетативное размножение, прививка, или семена.[4] Широко распространено мнение о том, что управление популяцией белокрылки необходимо для борьбы с распространением вируса SPLCV между инфицированными и неинфицированными растениями. В одном случае инфекция быстро распространилась между растениями всего за два года после посадки в поле.[3]

Структура

Вирус короткий, палочковидный и без оболочки.[6] Длина нуклеокапсида составляет 38 нм, а диаметр - 15–22 нм. Каждый нуклеокапсид включает 22 капсомера. Частицы представляют собой два соединенных вместе неполных икосаэдра.

Геном

Геном состоит из 2,8 т.п.н. кольцевой одноцепочечной ДНК (оцДНК).[7] В отличие от большинства вирусных геномов в Бегомовирус семьи, которые являются двудольными, SPLCV односторонний. Он содержит только один геномный компонент, который похож на ДНК-А двудольных вирусов. ДНК-А обычно кодирует продукты репликации ДНК, контролирует экспрессию генов и контролирует передачу насекомыми.[8] Это говорит о том, что он изначально из Старый мир.[1][8] Тем не менее, SPLCV (и другие родственные свеповирусы) филогенетически отличаются как от Старого, так и от Нового Света. Бегомовирус группы.[3] В геноме шесть открытые рамки для чтения (ORF). Два расположены на вирионе чувственная нить который проходит от 3 ’к 5’ (V1 и V2). Остальные четыре расположены на дополнительной смысловой цепи, которая проходит от 5 ’к 3’ (C1, C2, C3 и C4). Они разделены межгенная область (IR), который содержит консервативный мотив последовательности стебель-петля.[7][8][9]

Цикл репликации

Частицы вируса попадают в клетку-хозяин, а затем вирусный геном без оболочки попадает в ядро ​​этой клетки. Внутри ядра вирусный геном усиливается и проходит процесс репликации ДНК.[10]

Вход в камеру

В настоящее время механизмы проникновения SPLCV в клетки-хозяева неясны.

Репликация и транскрипция

Один из аспектов процесса репликации геминивирус Цикл репликации (род SPLCV) включает превращение (-) вирусной оцДНК в (+) промежуточную дцДНК.[11] Были идентифицированы многие механизмы (-) инициации репликации ДНК в SPLCV, но считается, что этот первый шаг в процессе репликации катализируется факторами хозяина.[12] Присутствие ДНК-примазы наряду с активностью полимеразы было отмечено как один из методов инициации репликации. Во время репликации (-) вирусная оцДНК превращается в (+) промежуточную дцДНК при активации (-) нити ориджина репликации ДНК. По мере продолжения репликации происходит удлинение с образованием дцДНК с последующим образованием ковалентно замкнутой кольцевой дцДНК.[11]

Во время другого аспекта репликации SPLCV суперспиральная (ccc) дцДНК превращается в дцДНК и оцДНК посредством репликации по методу катящегося круга. Основные вирусные белки по-разному влияют на репликацию и трансляцию SPLCV.[11] Все геминивирусы кодируют белок REP, который является одним из белков, влияющих на инициирование репликации, а также допускающим продолжение репликации после этой точки. Белок RepA содержит три консервативных мотива RCR и ведет себя аналогично белку REP. Белок REn был идентифицирован во время этого процесса, но его роль в настоящее время неизвестна. Было высказано предположение, что другие белки, такие как R2 и CP, участвуют в переходе от катящегося круга к геномам оцДНК.

TrAP представляет собой белок-активатор транскрипции массой 15 кДа, который также называется AC2 или AL2 и является уникальным для бегомовирусы (Семейство SPLCV).[11] C2 - это родственный белок, который был идентифицирован в процессах репликации и транскрипции SPLCV, но неясно, что он выполняет. TrAP является необходимым белком активации. Усеченные мРНК, обнаруженные в SPLCV, не могут быть сплайсированы. Они способны переводиться в белок RepA. Белок RepA необходим для вирусной транскрипции, которая приводит к продукции MP и CP. Механизмы терминации для репликации SPLCV присутствуют, но их точный механизм еще не определен.[13]

Сборка и выпуск

Белок Rep отвечает за терминацию. Он разрезает и высвобождает вновь синтезированную оцДНК, чтобы создать множество копий вирусной оцДНК.[14]

Симптомы

Вирус скручивания листьев на растении Capsicum. Физические симптомы у сладкого картофеля синонимичны.

Первичный симптом SPLCV включает скручивание листьев вверх.[4][13] В первую очередь это наблюдается у молодых растений с SPLCV. По мере взросления растения обычно исчезают визуальные симптомы.[4] Дополнительные симптомы SPLCV включают скручивание проростков, деформацию тканей цветков, снижение плодовитости пыльцы и количества семян.[13] Распространенным методом анализа симптомов является использование ПЦР (полимеразная цепная реакция).[15]

Еще один симптом - задержка развития пыльника и пыльцы. Белок C4, связанный с SPLCV, взаимодействует с интенсивным брассиностероидом 2 (ABtBIN2) в плазматической мембране клеток-хозяев. Это приводит к тому, что белок C4 перемещает взаимодействующие с AtBIN2 белки в ядре клетки-хозяина, изменяя экспрессию генов брассиностериода (BR), вызывая активацию пути передачи сигналов BR. Это вызывает подавление экспрессии ключевых генов, необходимых для развития пыльника и пыльцы.[13]

SPLCV чаще всего встречается у сладкого картофеля, но симптомы также наблюдались у синей ипомеи (Ипомея индика).[16]

Взаимодействие с хозяином

Главный переносчик SPLCV - белокрылка сладкого картофеля (Бемизия табак ).

Белокрылка сладкого картофеля (Бемизия табак ) передает более 100 вирусов растений, одним из которых является SPLCV. Было показано, что как самцы, так и самки белокрылки передают SPLCV с одинаковой эффективностью.[15] Кроме того, белокрылки не переносят вирус на всю жизнь. Вместо этого было показано, что они могут носить его не более 35 дней.[15]

Передача происходит постоянно-циркулирующим образом. Стойкий относится к тому, как вирус проходит через кишечник к гемолимфа, а затем в слюнные железы. Циркуляционный означает, что вирус не может реплицироваться ни в родительском, ни в насекомом. SPLCV защищен внутри белокрылки шаперонным белком, продуцируемым симбионтами. Этот белок называется симбионином.

Контроль и профилактика

Инсектициды были протестированы на предмет профилактики SPLCV. Исследование, опубликованное в 2014 году в Журнале сельскохозяйственной и городской энтомологии, показало, что инсектициды были неэффективны в уменьшении популяций белокрылки, но они оказали положительный эффект на снижение SPLCV примерно на половине обработанных участков.[17]

Чтобы работать над контролем распространения SPLCV, необходимо знать три условия, которые приводят к распространению вирусов, передаваемых насекомыми. Эти условия включают источник вируса, насекомое-переносчик, которое присутствует, и насекомое, которое перемещается. Во многих случаях полимеразная цепная реакция в реальном времени (ПЦР ) используются для определения того, был ли передан SPLCV.[9]

Белокрылки (Бемизия табак ) были идентифицированы как вектор для SPLCV, и предполагается, что сокращение этой популяции приведет к сокращению случаев SPLCV. Было установлено, что снижение кормовой активности или повышение летной активности белокрылки (Бемизия табак ) может помешать распространению SPLCV. Это одна из аргументов, которая обычно поддерживает использование инсектициды.[9]

Борьба с белокрылкой (Бемизия табак ) переносчиков с инсектицидами имеет ограниченный успех в предотвращении распространения вирусных заболеваний. В одном исследовании, которое длилось более двух лет, только на 2 из 36 используемых делянок наблюдалось снижение численности белокрылки. Инсектициды, использованные в этом конкретном исследовании, включали: имидаклоприд, пирипроксифен, ацетамиприд, и пиметрозин. На основании результатов этого исследования, а также данных, собранных в ходе аналогичных исследований, общее мнение заключается в том, что инсектициды не следует изображать в качестве возможного метода борьбы с насекомыми, поражающими сладкий картофель.[9]  

В попытке контролировать распространение SPLCV неоникотиноиды были представлены. Однако это привело к сопротивлению во всем мире из-за обширного воздействия. В дополнение к этому, сейчас есть много примеров перекрестной резистентности с другими инсектицид классы. Как правило, когда инсектициды используются для борьбы с распространением SPLCV, а не для уменьшения вирусной инфекции, заболеваемость увеличивается.[9]

Несмотря на предыдущие данные, также сообщалось, что ингибитор синтеза хитина, бупрофезин, и аналог ювенильного гормона, пирипроксифен, при использовании вместе с неоникотиноиды успешно справился с распространением SPLCV через белокрылку (Бемизия табак ).[9]

Сопутствующие заболевания

Вирус курчавости листьев сладкого картофеля является одним из 322 видов рода Бегомовирус. Он наиболее близок к своим изолятам, различающимся расположением. Некоторые из известных в настоящее время изолятов SPLCV включают:

  • Вирус курчавости листьев сладкого картофеля Бразилия (SPLCV-Br)[1]
  • Вирус курчавости листьев сладкого картофеля Пуэрто-Рико
  • Канарский вирус курчавости листьев сладкого картофеля (SPLCCaV)[3]
  • Китайский вирус скручивания листьев сладкого картофеля (SPLCV-CN)[3]
  • Вирус курчавости листьев сладкого картофеля (SPLCGV)[3]
  • Завиток листьев сладкого картофеля вирус Гуанси
  • Вирус Хэнань скручиваемости листьев сладкого картофеля
  • Вирус Лансароте скручиваемости листьев сладкого картофеля (SPLCLaV)[3]
  • Скручиваемость листьев сладкого картофеля Вирус Сан-Паулу
  • Сычуаньский вирус 1 скручиваемости листьев сладкого картофеля
  • Сычуаньский вирус 2 скручиваемости листьев сладкого картофеля
  • Курчавость листьев сладкого картофеля Вирус Южной Каролины (SPLCSCV)[3]
  • Вирус Испании скручиваемости листьев сладкого картофеля (SPLCESV)[3]
  • Вирус Уганды скручиваемости листьев сладкого картофеля (SPLCUV)[18][3]

Кроме того, SPLCV связан с другими вирусами. Sweepovirus относится ко всем Бегомовирусы изолирован от сладкого картофеля и других Ипомея виды.[4] Примеры включают вирус золотой жилки сладкого картофеля (SPGVaV), вирус мозаики сладкого картофеля, вирус скручивания листьев ипомеи (ILCV), вирус мягкой крапчатости сладкого картофеля (SPMMV).[3][5]

Тропизм

Точный тип клеток, которые заражает SPLCV и вызывает заболевание, в настоящее время неясен.

использованная литература

  1. ^ а б c Пардина, П. Родригес; Luque, A .; Nome, C .; Коломба, Э. Лопес; Дельгадо, С. Фуэнтес; Ди Фео, Л. (2012-12-01). «Первое сообщение о вирусе скручивания листьев сладкого картофеля, поражающем сладкий картофель в Аргентине». Примечания к австралийской болезни растений. 7 (1): 157–160. Дои:10.1007 / s13314-012-0073-7. ISSN  1833–928X.
  2. ^ Loebenstein, Gad; Thottappilly, Джордж (2009). Сладкий картофель. Дордрехт, Нидерланды: Springer. ISBN  978-1-4020-9475-0.
  3. ^ а б c d е ж г час я j k Кларк, Кристофер А .; Дэвис, Джеффри А .; Abad, Jorge A .; Cuellar, Wilmer J .; Фуэнтес, Второе место; Kreuze, Jan F .; Гибсон, Ричард Уильям; Мукаса, Сеттумба Б .; Тугуме, Артур К. (2012). «Вирусы сладкого картофеля: 15 лет прогресса в понимании и лечении сложных заболеваний». Болезнь растений. 96 (2): 168–185. Дои:10.1094 / PDIS-07-11-0550. ISSN  0191-2917. PMID  30731810.
  4. ^ а б c d е ж г Kim, J .; Kil, E.-J .; Kim, S .; Seo, H .; Byun, H.-S .; Park, J .; Chung, M.-N .; Kwak, H.-R .; Ким, М.-К. (2015). «Передача через семена вируса скручивания листьев сладкого картофеля в сладком картофеле (Ipomoea batatas)». Патология растений. 64 (6): 1284–1291. Дои:10.1111 / ppa.12366. ISSN  1365-3059.
  5. ^ а б c Вальверде, Родриго А .; Сим, Чонгу; Лотракул, Понтарин (2004). «Передача вируса сладкого картофеля белокрылкой». Вирусные исследования. 100 (1): 123–128. Дои:10.1016 / j.virusres.2003.12.020. ISSN  0168-1702. PMID  15036843.
  6. ^ «Вирус курчавости листьев сладкого картофеля». keys.lucidcentral.org. Получено 2019-03-12.
  7. ^ а б «Лотракул и Вальверде Клонирование ДНК-А-подобного геномного компонента вируса скручивания листьев сладкого картофеля: нуклеотидная последовательность и филогенетические отношения». www.bspp.org.uk. Получено 2019-03-12.
  8. ^ а б c Луан Ю Ши; Чжан, Хуан; Лю, Дан Мэй; Ли, Вэнь Ли (01.10.2007). «Молекулярная характеристика изолята вируса курчавости листьев сладкого картофеля из Китая (SPLCV-CN) и его филогенетическая связь с другими членами Geminiviridae». Гены вирусов. 35 (2): 379–385. Дои:10.1007 / s11262-007-0084-1. ISSN  1572-994X. PMID  17318425.
  9. ^ а б c d е ж Харрисон, Говард Ф .; Simmons, Alvin M .; Линг, Кай-Шу; Джексон, Д. Майкл (2014). «Управление вирусом курчавости листьев сладкого картофеля в сладком картофеле с помощью инсектицидов1,2». Журнал сельскохозяйственной и городской энтомологии. 30 (1): 82–95. Дои:10.3954 / JAUE12-13.1. ISSN  1523-5475.
  10. ^ Гутьеррес, К. (1999-10-01). «Репликация ДНК геминивируса». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 56 (3): 313–329. Дои:10.1007 / с000180050433. ISSN  1420-9071.
  11. ^ а б c d Чжан, Шо Чэн; Линг, Кай-Шу (01.06.2011). «Генетическое разнообразие бегомовирусов сладкого картофеля в Соединенных Штатах и ​​идентификация природного рекомбинанта между вирусом скручивания листьев сладкого картофеля и вирусом скручивания листьев сладкого картофеля в Джорджии». Архив вирусологии. 156 (6): 955–968. Дои:10.1007 / s00705-011-0930-2. ISSN  1432-8798. PMID  21302123.
  12. ^ Фондонг, Винсент Н. (2013). «Структура и функция белка геминивируса: белки геминивируса». Молекулярная патология растений. 14 (6): 635–649. Дои:10.1111 / mpp.12032. ЧВК  6638828. PMID  23615043.
  13. ^ а б c d Би, Хуйпин; Фань, Вэйцзюань; Чжан, Пэн (27.09.2017). "Белок C4 вируса курчавости листьев сладкого картофеля регулирует сигнальный путь брассиностероида посредством взаимодействия с AtBIN2 и влияет на мужскую фертильность у Arabidopsis". Границы науки о растениях. 8: 1689. Дои:10.3389 / fpls.2017.01689. ISSN  1664-462X. ЧВК  5623726. PMID  29021807.
  14. ^ «Молекулярная биология репликации ДНК геминивирусов». ResearchGate. Получено 2019-03-12.
  15. ^ а б c Simmons, Alvin M .; Линг, Кай-Шу; Харрисон, Говард Ф .; Джексон, Д. Майкл (2009). «Вирус курчавости листьев сладкого картофеля: эффективность приобретения, удержания и передачи Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae)». Защита урожая. 28 (11): 1007–1011. Дои:10.1016 / j.cropro.2009.06.011 - через ScienceDirect.
  16. ^ Fiallo-Olivé, E .; Lapeira, D .; Louro, D .; Навас-Кастильо, Дж. (22 ноября 2017 г.). «Первый отчет о вирусе скручивания листьев сладкого картофеля и дельтасателлите 1 скручивания листьев сладкого картофеля, заражающих Blue Morning Glory в Португалии». Болезнь растений. 102 (5): 1043. Дои:10.1094 / PDIS-10-17-1667-PDN. ISSN  0191-2917.
  17. ^ Харрисон, Говард Ф .; Simmons, Alvin M .; Линг, Кай-Шу; Джексон, Д. Майкл (2014). «Управление вирусом курчавости листьев сладкого картофеля в сладком картофеле с помощью инсектицидов1,2». Журнал сельскохозяйственной и городской энтомологии. 30 (1): 82–95. Дои:10.3954 / JAUE12-13.1. ISSN  1523-5475.
  18. ^ Wasswa, P .; Отто, Б .; Maruthi, M. N .; Mukasa, S.B .; Monger, W .; Гибсон, Р. У. (2011). «Первая идентификация бегомовируса сладкого картофеля (sweepovirus) в Уганде: характеристика, обнаружение и распространение». Патология растений. 60 (6): 1030–1039. Дои:10.1111 / j.1365-3059.2011.02464.x. ISSN  1365-3059.