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Plantenvirus

Pflanzenviren sein Viren Biene große Pflanzen (meist Krankheitserreger), die sich nur in . reproduzieren kann Pflanzenzellen. Etwa ein Viertel der rund 2480 beschriebene Viren sind Pflanzenviren. Basierend auf der Verwandtschaft werden 396 Gattungen und 95 Familien in 7 Ordnungen unterschieden.

Sie können aufgrund ihrer Morphologie klassifiziert werden. Es gibt stabförmige, wie Tabakmosaikvirus (Tabakmosaikvirus) und globuläre Viren. Mehr als 50% der bekannten Pflanzenviren sind stäbchenförmig mit einer Länge von 300–500 nm und einen Durchmesser von 15–20 nm. Die globulären Viren haben einen Durchmesser von 40–50 nm.

  • Tabakmosaikvirus in Tabak

  • Virus infiziert Tulpe. Anton Claez: Tulpe (Aquarell um 1630)

  • Stäbchenförmig: Tabakmosaikvirus in Tabak

  • Kugelförmig: Gereinigtes Corn Streak Virus (MSV). Viruspartikel gefärbt mit Uranylacetat. Strich ist 50 nm lang.

Pflanzenviren sind bereits in der 16. Jahrhundert beschrieben, aber erst am Ende der 19. Jahrhundert wurde entdeckt, wie sie durch Forschung an . weitergegeben wurden Tabakmosaikvirus Bei der Tabakpflanze.

Mosaikvirus ist ein Sammelbegriff für eine Gruppe hochschädlicher und weit verbreiteter Pflanzenviren. Mosaikviren lassen sich nicht unter einem Taxon gruppieren und verdanken ihren Sammelnamen nur dem Mosaikmuster, das sie auf ihrem Wirt hinterlassen.

Geschichte

Abraham Bosschaert 1612–1643: Blumenstrauß mit virusinfizierten Tulpen

Die erste Beschreibung eines möglichen Pflanzenvirus ist ein Gedicht der japanischen Kaiserin Koch ab 752 betrachtet. In der Gedichtsammlung Manyoshu Die Kaiserin beschreibt die gelbe Herbstfärbung des Grases im Hochsommer. Dies bezieht sich auf eine gelbe Blattverfärbung von Eupatorium lindleyanum aufgrund einer Infektion mit a Zwillingsvirus (Geminiviridae).[1]

Nach dem ersten Tulpen von Konstantinopel in den Niederlanden eingeführt wurden, die Tulpenmanie, wobei die spektakulärsten und gefragtesten Tulpen eine leuchtende Farbe haben und aufgrund einer bestimmten Virusinfektion, einer Form des Mosaikvirus, Streifen und Flammen auf den Blütenblättern aufweisen.[2]

Die Untersuchung der Veränderung der Blatt- und Blütenfarben und des Absterbens begann mit dem Nachweis der Übertragbarkeit. Der Agrarchemiker Adolf Mayer untersucht die Ursache der landwirtschaftlich wichtigen Tabakmosaikkrankheit und identifizierte 1886 eine Infektion als Ursache des Phänomens, indem der Saft einer erkrankten Pflanze auf eine gesunde übertragen wurde.[3] Durch Verdünnungen stellte Mayer fest, dass es sich nicht um eine Vergiftung handelte. Die Ursache blieb jedoch unklar. Nur dann Dimitri Ivanovskic 1892 der Pflanzensaft zuerst ultrafiltriert Es wurde klar, dass aufgrund der Größe der Filtratpartikel kein Bakterium, sondern eine noch unbekannte Infektionsart die Ursache sein konnte.[4] Diese Experimente gelten als Beginn der Moderne Virologie. Martinus Beijerinck bestätigte die Experimente von Iwanowskis 1898 mit a using Porzellan Filter.[5] 1939 veröffentlichte Holmes a Klassifizierungsliste mit 129 Pflanzenviren. Diese Liste wurde regelmäßig aktualisiert und 1999 befanden sich 977 Viren darauf.

Wendell Stanley reinigte als erster das Tabakmosaikvirus durch Kristallisation und veröffentlichte es 1935. 1946 erhielt er den Nobelpreis für Chemie. In den fünfziger Jahren des neunzehnten Jahrhunderts zeigten zwei Laboratorien gleichzeitig, dass die gereinigten RNA des Tabakmosaikvirus war das infektiöse Material. Die RNA trägt die genetische Information, die die Vermehrung des Virus in der Wirtszelle gewährleistet.

Nicht persistenter Virus

Nicht persistente (oder nicht persistente) Viren sind Viren, die durch Berührung oder mechanisch übertragen werden. Die Virusübertragung kann durch Finger oder ein Messer verhindert werden, nachdem eine Pflanze in magerem Zustand berührt wurde Milch bevor Sie zur nächsten Anlage gehen. Blattläuse können jedoch auch diese Art von Viren übertragen, da die Mandrin in die Epidermis zum phloem zwischen den Pflanzenzellen. Dadurch werden viele Zellen entlang der Stilettbahn kurz (ca. 5 s) (intrazellulär) punktiert. Bei diesen kurzen Zellstichen (nicht gelierend, wässrig) wird Speichel in die Zelle gespritzt und Pflanzen werden häufig mit Viren infiziert. Nach einiger Zeit kann die Laus das Virus nicht mehr übertragen, sofern sie nicht zwischenzeitlich erneut infiziert wird. Ein Beispiel für einen nicht persistenten Virus ist der Sharka-Virus (Pflaumenpockenvirus) bei u.a. Pflaumen.

persistenter Virus

Persistente Viren sind Viren, die erst nach einem vorübergehenden Aufenthalt in der Blattlaus von Blattläusen übertragen werden. Eine einmal infizierte Blattlaus überträgt das Virus ihr ganzes Leben lang. Ein Beispiel für einen persistenten Virus ist der Blattrollenvirus (Kartoffelblattrollenvirus) Biene Kartoffeln.

Virus Übertragung

Eine Virusübertragung ist durch verschiedene möglich Vektoren:

Resistenz gegen Virusinfektion

Pflanzen besitzen Abwehrmechanismen gegen Virusinfektionen. Einer der effektivsten beruht auf a Gen-zu-Gen-Beziehung mit R-Genen. Jedes R-Gen verleiht Resistenz gegen ein bestimmtes Virus, da die Zellen um die infizierte Zelle herum sterben und so die Ausbreitung des Virus verhindert wird.[6]RNAAuch bei Pflanzen ist Interferenz ein wirksamer Abwehrmechanismus.[7] Infizierte Pflanzen produzieren oft natürliche Desinfektionsmittel, die die Viren abtöten, wie z Salicylsäure, Stickoxid und reaktive Sauerstoffmoleküle.[8]

virenfrei machen

Über ein Top Meristemist virusfreies Ausgangsmaterial erhältlich ist. Nach einer Hitzebehandlung einer virusinfizierten Pflanze wird das noch virusfreie Topmeristem auf ein Nährmedium gelegt und zu einer neuen Pflanze herangewachsen. Auf diese Weise gibt es verschiedene Nutzpflanzen, wie z Kartoffel, Erdbeere, Himbeere, Apfel, Birne, virusfreie Pflanzen/Bäume, die in blattlaussicheren Räumen weiter vermehrt werden.

Übersetzung der viralen Proteine

Es Genom 75% der Pflanzenviren sind einzelsträngig RNA (ssRNA). Bei 65% der Pflanzenviren haben sie die gleiche Sinnesorientierung wie Boten-RNA, ssRNA. 10% haben jedoch -ssRNA, daher muss sie vor dem in ssRNA umgewandelt werden Übersetzung kann starten. Das Genom von 5 % der Pflanzenviren besitzt doppelsträngige RNA, wodurch die Translation wie bei den ssRNA-Pflanzenviren sofort beginnen kann. 3% der Pflanzenviren haben a umgekehrte Transkriptase Enzym, das benötigt wird, um RNA in . umzuwandeln DNA. 17% der Pflanzenviren haben einzelsträngige DNA (ssDNA) und sehr wenige haben doppelsträngige DNA (dsDNA), während ein Viertel der tierischen Viren dsDNA und drei Viertel der Viren haben Bakteriophagen dsDNA.[9] Viren nutzen die PflanzeRibosomen um die 4-10 Proteine ​​zu erzeugen, die durch ihr Genom entschlüsselt werden. Da jedoch alle Proteine ​​an einem einzigen Strang gelesen werden (sie sind polycistronisch) liest das Ribosom oder nur ein Protein, da die Translation an der Haltestelle stopptcodon oder ein Polyprotein erstellen. Pflanzenviren mussten spezielle Techniken entwickeln, um sich durch die Pflanzen zu verbreitenZellen produzieren von viralen Proteinen.

5' Kappe

Struktur der 5'-Kappe

Zur Übersetzung bei eukaryotische mRNAs ist ein 5' Kappe Struktur benötigt. Das bedeutet, dass auch Viren eine solche Struktur haben. Normalerweise ist dies 7MeGpppN, wobei N normalerweise Adenin oder Guanin ist. Die Viren entschlüsseln also ein Protein, meist als Nachbildungen jetzt sofort Methyltransferase Aktivität.

Einige Viren sind Kappendiebe. Während dieses Prozesses wird der virale Transkriptase-Komplex 7mG-capped Wirts-mRNA wird verwendet und dann mit der viral dekodierten Endonuklease gespleißt. Die so erhaltene gecappte RNA wird zur Transkription auf dem viralen Genom verwendet.[10]

Einige Pflanzenviren verwenden jedoch kein Cap, aber Cap-unabhängige Translationsverstärker sind in 5'- und 3'-untranslatierten Regionen der viralen mRNA vorhanden.[11]

Durchlesen

Einige Viren, wie z Tabakmosaikvirus (Tabakmosaikvirus, TMV)), haben RNA-Sequenzen, die ein "undichtes" Stopcodon enthalten. Bei TMV beendet das Wirtsribosom die Produktion des Polypeptids in 95 % der Fälle an diesem Codon. Das bedeutet, dass 5 % der produzierten Proteine ​​länger sind und sich von den anderen normal produzierten Proteinen unterscheiden, die als primitive Form von angesehen werden können Regulation der Transkription. In TMV ist dieses längere Polypeptid a RNA-Polymerase dass sich das virale Genom repliziert.

Produktion von subgenomischen RNAs

Einige Viren produzieren subgenomische RNAs um sicherzustellen, dass alle Proteine ​​in ihrem Genom translatiert werden. Das erste Protein, a, Nachbildungen, entschlüsselt auf dem Genom. Diese Replikase produziert auf dem Genom negativsträngige subgenomische RNAs und dieses Protein produziert auf diesem Negativstrang die positivsträngigen subgenomischen RNAs, die die notwendigen mRNA's sind bei der Übersetzung.

Segmentierte Genome

Einige Virusfamilien, wie z Bromoviridae das Genom in mehrere Viruspartikel aufspalten. Eine Infektion der Pflanze mit dem Virus erfolgt erst, wenn alle Teile des Genoms in die Pflanze eingebracht wurden. So hat es Brommosaikvirus, Welche Zuchtdravik infiziert ein Genom, das sich in drei Viruspartikel aufspaltet.

Polyproteinproduktion

Viren, die unter anderem zu den Gattungen gehören Potyviridae und Tymovirus Polyprotein machen. Das Ribosom übersetzt ein einzelnes Protein des viralen Genoms. Das Polyprotein enthält ein oder mehrere Enzyme mit Protease Aktion, die das Polyprotein in Stücke schneidet, wodurch die verschiedenen Proteine ​​​​erzeugt werden. Es ist auch möglich, dass nur die Protease aus dem Polyprotein geschnitten wird, die dann andere Polypeptide in Stücke schneiden kann, um die viralen Proteine ​​zu bilden.

Siehe auch