Systém rostlinných virů - Biologické centrum AV ČR, vvi

Systém rostlinných virů
EKOTECH – Metody diagnostiky rostlinných patogenů
Prof. Ing. Josef Špak, DrSc.
Ústav molekulární biologie rostlin
Biologické centrum Akademie věd České
Republiky v.v.i.
Viruses
• More than 1740 plant viruses
• Yield and quality loss in crops
• Quarantine measures – trade barrier
Systém rostlinných virů
Definice rostlinného viru
Rostlinný virus je řetězec jedné nebo
více molekul nukleových kyselin,
obvykle uzavřený v ochranném plášti
nebo pláštích z proteinu nebo
lipoproteinu, který je schopen
organizovat svoji vlastní replikaci
pouze uvnitř vhodných hostitelských
buněk (Matthews 1991).
Stavba virových částic
Stavba virionů rhabdovirů
Název rostlinného viru
Skládá se ze 2-4 anglických slov, která popisují
příznaky onemocnění na hostitelské rostlině
Strawberry
vein banding
virus (SVBV)
Systém rostlinných virů
- Historie
- Skupiny
- Taxonomie – type member, definitive member,
kurzíva, zkratky
- Popisy nových virů, vznik nových rodů, čeledí
- ICTV
Systém rostlinných virů
Typy nukleových kyselin a jejich
zastoupení u fytovirů
Systém rostlinných virů
Elektronová mikroskopie
Ca
Caulimovirus
Carlavirus
Čeledi a
rody virů
infikujících
rostliny
Systém rostlinných virů
Systém rostlinných virů
DNA Viruses
Circular dsDNA Viruses
Family: Caulimoviridae
Genus: Badnavirus
Genus: Caulimovirus
Genus: Tungrovirus
Genus: Soymovirus
Genus: Cavemovirus
Genus: Petuvirus
commelina yellow mottle v
cauliflower mosaic virus
rice tungro baciliform virus
soybean chlorotic mottle v
cassava vein mottle virus
petunia vein-clearing virus
Linear dsDNA Viruses
Family: Phycodnaviridae
Genus: Chlorovirus
Paramecium bursaria Chlorella
Systém rostlinných virů
DNA Viruses
Circular ssDNA Viruses
Family: Geminiviridae
Genus: Mastrevirus
Genus: Curtovirus
Genus: Begomovirus
Family: Nanoviridae
Genus: Nanovirus
Genus: Babuvirus
maize streak virus
beet curly top virus
bean golden mosaic virus
subterranean clover stunt
banana bunchy top virus
Systém rostlinných virů
dsRNA Viruses
Family: Partitiviridae
Genus: Alphacryptovirus
Genus: Betacryptovirus
Family: Reoviridae
Genus: Fijivirus
Genus: Phytoreovirus
Genus: Oryzavirus
Family: (?)
Genus: Varicosavirus
Family: Endoviridae?
Genus: Endornavirus
white clover cryptic virus 1
white clover cryptic virus 2
Fiji disease virus
wound tumor virus
rice ragged stunt virus
lettuce big -vein associated virus
Vicia faba endornavirus
Systém rostlinných virů
Positive ssRNA Viruses
Family: Comoviridae
Genus: Comovirus
Genus: Fabavirus
Genus: Nepovirus
Genus: Cheravirus
Genus: Sadwavirus
Family: Potyviridae
Genus: Potyvirus
Genus: Rymovirus
Genus: Macluravirus
Genus: Ipomovirus
Genus: Bymovirus
Genus: Tritimovirus
Family: Sequiviridae
Genus: Sequivirus
Genus: Waïkavirus
cowpea mosaic virus
broad bean wilt virus 1
tobacco ringspot virus
cherry rasp leaf virus
satsuma dwarf virus
potato virus Y
ryegrass mosaic virus
maclura mosaic virus
seet potato mild mottle v
barley yellow mosaic v
wheat streak mosaic virus
parsnip yellow fleck virus
rice tungro spherical virus
Systém rostlinných virů
Positive ssRNA Viruses
Family : Luteoviridae
Genus: Luteovirus
Genus: Enamovirus
Genus: Polerovirus
Genus: Umbravirus
Family: Tombusviridae
Genus: Aureusvirus
Genus: Avenavirus
Genus: Carmovirus
Genus: Dianthovirus
Genus: Necrovirus
Genus: Panicovirus
Genus: Pelarspovirus
Genus: Tombusvirus
Genus: Machlomovirus
barley yellow dwarf virus
pea enation mosaic virus
potato leaf roll virus
carrot mottle virus
pothos latent virus
oat chlorotic stunt virus
carnation mottle virus
carnation ringspot virus
tobacco necrosis virus
panicum mosaic virus
pelargonium ringspot virus
tomato bushy stunt virus
maize chlorotic mottle virus
Systém rostlinných virů
Positive ssRNA Viruses
Family (?)
Genus: Tobamovirus
tobacco mosaic virus
Genus: Tobravirus
tobacco rattle virus
Genus: Hordeivirus
barley stripe mosaic virus
Genus: Furovirus
soil-borne wheat mosaic virus
Genus: Potamovirus
potato mop-top virus
Genus: Pecluvirus
peanut clump virus
Genus: Benyvirus
beet necrotic yellow vein virus
Family: Bromoviridae
Genus: Alfamovirus
alfalfa mosaic virus
Genus: Ilarvirus
tobacco streak virus
Genus: Bromovirus
brome mosaic viru
Genus: Cucumovirus
cucumber mosaic virus
Genus: Oleavirus
olive latent 2 virus
Genus: Ourmiavirus
ourmia melon virus
Genus: Idaeovirus
raspberry bushy dwarf virus
Positive ssRNA Viruses
Systém rostlinných virů
Family: Closteroviridae
Genus: Ampelovirus
Genus: Closterovirus
Genus: Crinivirus
Family: Tymoviridae
Genus: Maculavirus
Genus: Marafivirus
Genus: Tymovirus
Family:Flexiviridae
Genus: Allexivirus
Genus: Capillovirus
Genus: Carlavirus
Genus: Foveavirus
Genus: Mandarivirus
Genus: Potexvirus
Genus: Trichovirus
Genus: Vitivirus
Family (?)
Genus: Sobemovirus
grapevine leafroll-associated 3
beet yellows virus
lettuce infectious yellows virus
grapevine fleck virus
maize rayado fino virus
turnip yellow mosaic virus
shallot virus X
apple stem grooving virus
carnation latent virus
apple stem pitting virus
Indian citrus ringspot virus
potato virus X
apple chlorotic leaf spot virus
grapevine virus A
southern bean mosaic virus
Systém rostlinných virů
Negative ssRNA Viruses
Family: Rhabdoviridae
Genus: Nucleorhabdovirus
Genus: Cytorhabdovirus
Family: Bunyaviridae
Genus: Tospovirus
Genus: Tenuivirus
Genus: Ophiovirus
potato yellow dwarf virus
lettuce necrotic yellows virus
tomato spotted wilt virus
rice stripe virus
citrus psorosis virus
http://www.dias.kvl.dk/Plantvirology/links.html
http://www.ictvdb.rothamsted.ac.uk/Ictv/index.htm
Reprodukce fytovirů
Replikace rostlinných virů v hostitelské buňce
Strategie reprodukce rostlinných virů se liší
podle typu nukleové kyseliny, která je
nositelkou dědičných vlastností viru.
Je známo celkem 7 mechanismů replikace
Reprodukce fytovirů
Obecné schema replikace ssRNA viru
1.
Virus vstupuje do buňky, virová RNA je uvolněna z plášťového proteinu.
2.
Virová RNA se spojuje s ribozomy hostitelské buňky, její translací vzniká
virová RNA polymeráza a patrně i jiné virově specifické proteiny.
3. RNA polymeráza používá rodičovské vlákno s pozitivní orientací k přepisu do
kopií negativního vlákna.
4. Kopie s negativní orientací vlákna vytvářejí dceřinná vlákna prostřednictvím
intermediární replikativní formy RNA. Tyto kroky probíhají na určitém místě v
buňce, které je typické pro určitý virus nebo čeleď virů.
5. Mohou být syntetizovány jak části molekul RNA tak i celé molekuly. Často
dochází k tvorbě monocistronního messengeru plášťového proteinu, který
vytváří velké množství tohoto proteinu.
6. Podjednotky plášťového proteinu a vlákna RNA kompletují nové virové částice,
které se zpravidla akumulují v cytoplasmě hostitelské buňky.
Reprodukce fytovirů
Replikace rostlinných virů v hostitelské buňce
Místa replikace rostlinných virů v buňce.
1. Jádro - potexviry, caulimoviry, geminiviry,
tobamoviry
2. Cytoplasma - potyviry, bromoviry,
nepoviry, comoviry
3. Chloroplasty - tymoviry
Reprodukce fytovirů
Replikace rostlinných virů v hostitelské buňce
Geny fytovirů – genom PVY
•
•
•
•
•
Vpg – bílkovina kovalentně vázaná na virový protein
P1 proteáza Hc-Pro proteáza - přenos viru vektory
Protein P3 CI protein - protein cytoplazmatických inkluzí slouží k
rozplétání RNA dvoušrobovicových komplexů, které vznikají při
replikaci virového genomu
• NIa proteáza • NIb polymeráza • CP- coat protein - ochrana virového genomu před nukleázami,
mechanickým poškozením a dalšími vlivy.
Genom CaMV – ds DNA
Jednotlivé geny/proteiny
mají často více funkcí
Proteinové inkluze potyvirů
Elektronmikroskopický snímek typických svitkových cytoplazmatických inkluzí tvořených CI
virem zelené mozaiky lilku (EGMV) v buňkách N.clevelandii (Ladipo et al.,1988)
Šíření virů v rostlině
http://www.bioinvision.dk/plantvir4.html
Reprodukce fytovirů
Šíření rostlinných virů v hostitelské rostlině
Reprodukce fytovirů
Průběh koncentrace viru v hostitelské rostlině
Variabilita fytovirů
Vznik odlišných izolátů a kmenů
1. Mutací
2. Rekombinací
3. Komplementací
Variabilita fytovirů
Vznik odlišných izolátů a kmenů
1. Mutací
V důsledku fyzikálních a chemických vlivů, dochází změnou
pořadí bází rodičovského genomu k tvorbě mutantů, nebo
případnou ztrátou bází ke vzniku delečních mutantů. Změny
bází nukleotidů mají často za následek změny ve složení
aminokyselin plášťového proteinu.
Variabilita fytovirů
Vznik odlišných izolátů a kmenů
2. Rekombinací
Genom je odvozen z více než jedné rodičovské nukleové
kyseliny. Jejím rozlomením a novým spojení kovalentními
vazbami vznikají různé varianty rekombinací a potomstvo jsou
rekombinanti
Tento typ změn vzniká zejména tehdy, je-li genom rozdělen do
rozdílných částí nukleové kyseliny (multipartite genom).
Při smíšených infekcích dvou rozdílných virů mohou takto
vznikat pseudo-rekombinanti.
Variabilita fytovirů
Vznik odlišných izolátů a kmenů
3. Komplementací
Tento typ změn nastává tehdy, když se na tvorbě plášťového
proteinu podílí jiný kmen téhož viru, či jiný virus ve směsné
infekci.