Вирус коричневой полосы маниоки - Cassava brown streak virus

Вирус коричневой полосы маниоки
Классификация вирусов е
(без рейтинга):Вирус
Область:Рибовирия
Королевство:Орторнавиры
Тип:Писувирикота
Учебный класс:Stelpaviricetes
Заказ:Пататавиралес
Семья:Potyviridae
Род:Ипомовирус
Разновидность:
Вирус коричневой полосы маниоки

Общее введение

Вирус коричневой полосы маниоки (CBSV) был впервые описан 70 лет назад на территории бывшей Танганьики в Восточной Африке, ныне Танзании.[1] Эндемичная вирусная вспышка распространилась по прибрежным районам выращивания маниоки в Восточной Африке, от южной части Кении через Танзанию до реки Замбези в Мозамбике.[1] Кассава, клубневое растение, богатое крахмалом (Manihot esculenta) на протяжении многих лет остается основной продовольственной культурой в странах Африки к югу от Сахары и является основным источником пищи для многих семей.[2] Потеря таких культур оказывает большое влияние на источники питания и экономическую стабильность; однако степень потерь не может быть полностью определена до тех пор, пока урожай не будет собран. Передачу чаще всего приписывают белокрылке (два вида белокрылки, Бемизия афер (Приснер и Хосни) и Bemisia tabaci (Геннадий)).[1] Распространение болезни может быть быстрым, в результате чего заболеваемость превышает 50% в некоторых прибрежных районах Танзании и Мозамбика.[1] CBSV и другие родственные штаммы вируса несут ответственность за ежегодно до 100 миллионов долларов США убытков в Африке из-за уничтожения урожая.

Классификация вирусов

Вирус коричневой полосы маниоки принадлежит к роду Ипомовирус, и семья Potyviridae.[1] Являясь крупнейшей из 34 групп и семейств вирусов растений, признанных в настоящее время, Potyviridae Семья состоит не менее чем из 180 окончательных членов, ответственных за значительные потери сельскохозяйственных, пастбищных, садовых и декоративных культур.[3] Эти вирусы уникальны тем, что они вызывают образование вертушек или спиралевидных телец включения в цитоплазме инфицированных клеток. Цилиндрические тельца включения включают скопления кодируемых вирусом белков геликазы.[3] Считается, что эти тела включения являются местами репликации и сборки вируса, что делает их важным фактором жизненного цикла вируса.[4]

Структура и геном

Как и все участники Potyviridae семья, Вирус коричневой полосы маниоки имеет положительный геном однонитевой РНК.[2] Структурно вирусы этого семейства линейные, несегментированные, обладают спиральной симметрией.[5] Геном CBSV имел длину от 8 900 до 10818 нуклеотидов.[2] Это характерно для средней длины генома потивирид, которая может составлять 9,3-10,8 т.п.н.[5] Генетическое разнообразие на уровне нуклеотидов среди изолятов вируса CBSV может составлять от 79,3 до 95,5%, показывая, что вирус имеет большее генетическое разнообразие, чем другие аналогичные штаммы potyviridae или CBSV.[2] Геном потивируса является однокомпонентным, то есть геном состоит из одной молекулы нуклеиновой кислоты, а не разбит на несколько частей.[5]

Потивирус Вирион. Спиральная симметрия без оболочки.
Геном потивируса. Линейная, одноцепочечная (+) РНК.

CBSV считается вирусом без оболочки с оболочкой из капсидного белка, которая наиболее похожа на оболочку ипомовируса, SPMMV (Вирус легкой крапчатости сладкого картофеля).[6] Подобно SPMMV, CBSV, как было обнаружено, имеет более крупные белки оболочки, чем в среднем, размером примерно 45 кДа.

Цикл репликации

После проникновения вируса в клетку-хозяин вирус снимает оболочку с внешней белковой оболочки и высвобождает вирусную РНК в цитоплазму клетки-хозяина. CBSV представляет собой вирус с одноцепочечной РНК (оцРНК (+)), поэтому вирус должен использовать аппарат клетки-хозяина для трансляции оцРНК (+) в полипротеин, который затем может обрабатываться вирусными протеазами с образованием РНК-зависимой РНК-полимеразы (RdRp ) и другие структурные белки. Репликация вируса происходит в цитоплазме, где дцРНК образуется из геномной оцРНК (+). Затем дцРНК реплицируется, чтобы обеспечить мРНК и новую оцРНК (+), которые затем могут либо снова пройти через цикл для репликации, либо использоваться позже. С этой вновь продуцированной мРНК / оцРНК (+) вирус может собираться в цитоплазме. Белок P3N-PIPO, белок движения, может помочь инициировать перемещение и перенос от клетки к клетке.[5]

Передача инфекции

Известно, что потивирусы передаются клещами и тлями. Предыдущие исследования показали, что CBSV передается насекомыми, в частности белокрылкой. Ученые использовали два конкретных вида белокрылки: Бемизия афер (Приснер и Хосни) и B. tabaci (Геннадий), чтобы экспериментально проверить скорость передачи. B. tabaci оказался более успешным передатчиком вируса. Показано, что уровень заражения коррелирует с пиком популяции белокрылки в апреле и мае. С 2002 по 2003 год в Танзании наблюдалась небольшая численность белокрылки, а также небольшое количество CBSD. Точно так же в феврале и марте 2004 г., когда численность белокрылки резко возросла, произошло быстрое распространение CBSD. Лабораторные исследования, однако, показывают, что CBSV плохо передается через B. tabaci и указывает на то, что высокий уровень инфицирования на сельскохозяйственных полях может быть отнесен на счет патогенов, передаваемых через обрезки.[1]

Сопутствующие заболевания

Вирус коричневой полосы маниоки, как потивирус, способствует развитию болезней и других вредных эффектов у растений, в частности, у древесных кустов кассавы. Обе Вирус коричневой полосы маниоки и подобные Угандийский вирус коричневой полосы маниоки (UCBSV), приводят к развитию коричной болезни кассавы (CBSD) в растениях маниоки.[2] Также довольно часто у инфицированных растений обнаруживается, что они были инфицированы одновременно CBSV и UCBSV.[2] Это заболевание является основным источником гибели посевов маниоки в Африке к югу от Сахары.

Болезнь проявляется по-разному по всему строению растения. Наиболее частым признаком этого заболевания являются некротические локальные поражения, присутствующие во многих местах по всему растению. В запасающих тканях клубневых корней некротические поражения проявляются на растении в виде коричневых и сухих пятен.[7] У растений, пораженных CBSD, симптомы также могут проявляться на листьях. CBSD обычно наблюдается в зрелых или почти зрелых листьях, но не влияет на расширяющиеся или незрелые листья. Эти симптомы часто связаны с мелкими жилками на листьях, включая тип перистого некроза вдоль жилок, а также пятнистый желтый хлороз.[1] Симптомы различаются в зависимости от тяжести инфекции, и в самых тяжелых случаях поражения могут вызвать гибель спящих подмышечных зачатков. Гибель этих почек может вызвать гибель всей ветви растения.[7]

Недавние вспышки

Самая последняя активность этого вируса подробно не зафиксирована. Последние данные о его активности показывают, что он продолжает вызывать широкое распространение инфекции в районах восточного побережья Африки. Эти районы вдоль побережья Индийского океана в Африке включают многие районы, где инфекции сохранялись с течением времени в странах Африки к югу от Сахары, таких как Танзания и Кения. Самые последние случаи продемонстрировали отклонение от низколежащей модели заражения территорий ниже 1000 метров над уровнем моря. Самые последние инфекции распространились на Уганду и Демократическую Республику Конго, где высота над уровнем моря составляет от 1200 до 1500 метров.[8] Эти новые области заражения ранее не считались подверженными риску.

Профилактика и противовирусные стратегии

Были собраны данные, свидетельствующие о том, что перекрестная защита против разнообразного ряда вирусных изолятов, вызывающих CBSD, может быть достигнута за счет подавления РНКи. Консервативный ген CP, который выполняет несколько функций в жизненном цикле CBSV, был использован в качестве интересующего трансгена. Для нацеливания на FL, N-конец и C-конец гена UCBSV-CP были сконструированы три различных конструкции РНКи: конструкция FL-CP, демонстрирующая наивысший уровень защиты. В заключение, исследование обнаружило значительную положительную корреляцию между наличием siRNA и вирусной защитой от UCBSV. Отрицательный недостаток этого противовирусного подхода заключается в том, что РНКи очень специфична для последовательности. Вирусы с нуклеотидным разнообразием более 10% требуют разработки конструкции РНКи с множественными фрагментами из разных видов вирусов. Конструкция, сделанная из таких больших участков генов, может быть очень нестабильной во время процедур клонирования и трансформации. Тем не менее, исследование включало две линии трансгенных растений, которые оставались полностью невосприимчивыми к вирусной инфекции против шести уникальных изолятов как UCBSV, так и CBSV.[3] Трансгенные линии маниока RNAi FL-CP также испытали 100% иммунитет при прививке образцов маниоки, инфицированных UCBSV, по сравнению с нетрансгенными контрольными линиями, которые стали на 100% инфицированными UCBSV в течение 60-дневного периода.[9] На полях бессимптомные растения нередко переносят вирус и служат источником передачи с помощью белокрылки-переносчиков или стеблевых черенков. Однако в ходе исследования были собраны данные ОТ-ПЦР, которые показали, что у всех бессимптомных растений также не было обнаруживаемых уровней UCBSV.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Марути, Миннесота; Хиллокс, RJ; Мтунда, К; Райя, доктор медицины; Муханна, М. Киозиа, Н; и другие. (2005). «Передача вируса коричневой полосы маниоки через Bemisia tabaci (Gennadius)». J Phytopathol. 153 (5): 307–12. Дои:10.1111 / j.1439-0434.2005.00974.x.
  2. ^ а б c d е ж Ndunguru, J .; Sseruwagi, P .; Tairo, F .; Stomeo, F .; Maina, S .; Djinkeng, A .; Бойкин, Л. М. (2015). «Анализ двенадцати новых полногеномных последовательностей вирусов коричневой полосы маниоки и вирусов коричневой полосы маниоки из Уганды из Восточной Африки: разнообразие, суперкомпьютерные вычисления и доказательства для дальнейшего видообразования». PLOS ONE. 10 (10): e0139321. Bibcode:2015PLoSO..1039321N. Дои:10.1371 / journal.pone.0139321. ЧВК  4595453. PMID  26439260.
  3. ^ а б c Патил, Б.Л .; Огвок, Э; Вагаба, Н; Мохаммед, IU; Ядав, JS; Багевади, Б; и другие. (2011). «РНКи-опосредованная устойчивость к различным изолятам, принадлежащим к двум видам вируса, участвующим в болезни коричневой полосы кассавы». Мол Растение Патол. 12 (1): 31–41. Дои:10.1111 / j.1364-3703.2010.00650.x. ЧВК  6640250. PMID  21118347.
  4. ^ Паркер, JSL; Broering, TJ; Kim, J; Хиггинс, Делавэр; Ниберт, ML (2002). «Основной белок реовируса mu2 определяет нитевидную морфологию телец включения вируса, взаимодействуя с микротрубочками и стабилизируя их». J Virol. 76 (9): 4483–96. Дои:10.1128 / jvi.76.9.4483-4496.2002. ЧВК  155082. PMID  11932414.
  5. ^ а б c d ViralZone: Потивирус. (нет данных). Извлекаются из http://viralzone.expasy.org/all_by_species/50.html
  6. ^ Monger, WA; Уплотнения; Исаак, AM; Фостер, GD (2001). «Молекулярная характеристика белка оболочки вируса коричневой полосы кассавы». Завод Патол. 50 (4): 527–34. Дои:10.1046 / j.1365-3059.2001.00589.x.
  7. ^ а б Кавизи Т., Кавуки Р., Кьялигонза В., Багума Ю., Тусииме Г., Фергюсон М.Э. Полевая оценка выбранных генотипов маниоки для болезни, вызванной коричневой полосой маниоки, на основе выраженности симптомов и вирусной нагрузки. Вирол Дж [Интернет]. 2014; 11 (1): 216. Доступна с: http://www.virologyj.com/content/11/1/216
  8. ^ Мохаммед, IU; Абарши, ММ; Мули, Б; Хиллокс, RJ; Марути, Миннесота (2012). «Симптомы и генетическое разнообразие вирусов коричневой полосы маниоки, поражающих маниоку в Восточной Африке». Adv Virol. 2012 (795697): 1–10. Дои:10.1155/2012/795697. ЧВК  3290829. PMID  22454639.
  9. ^ Ядав, JS; Огвок, Э; Вагаба, Н; Патил, Б.Л .; Багевади, Б; Alicai, T; и другие. (2011). «РНКи-опосредованная устойчивость к вирусу коричневой полосы маниоки Уганды в трансгенной маниоке». Мол Растение Патол. 12 (7): 677–87. Дои:10.1111 / j.1364-3703.2010.00700.x. ЧВК  6640337. PMID  21726367.