Virusul Y al cartofului

Virusul Y al cartofului - Potato virus Y PVY, Potyvirus, Potyviridae, sinonime: Brinjal mosaic virus, Datura 437 virus, Potato acropetal necrosis virus, Potato severe mosaic virus, Tobacco vein banding virus, Solanum virus 2 (Orton) Smith, Marmor upsilon Holmes; tulpini: PVY⁰, PVY^N si PVY^C, la care s-au adaugat izolatele PVY^NTN responsabile de patarea inelara necrotica a tuberculilor, ca o subgrupa a tulpinii PVY^N. Ulterior, au mai fost descrise izolatele PVY^N-Wilga si PVY^Z reprezentand, probabil, patotipuri ale tulpinilor PVY^N si, respectiv, PVY⁰, (Ref. Pop, 2009, TVV, II, 466). Cel mai bun test de diagnosticare este transmiterea pe Tinantia erecta care reactioneaza caracteristic la PVY si este imuna la virusurile M si S (Horvath, 1979, Acta Phytopath. Acad. Sci. hung. Majoritatea tulpinilor virusului Y nu produc leziuni locale la Solanum demissum "A" care reactioneaza prin leziuni locale necrotice la potato virus A. Soiurile de cartof rezistente la virusul X (Saco) pot fi folosite la separarea virusului Y de X. Frunzele detasate de S. demissum X S. tuberosum "A6" sunt folosite la diagnosticarea virusului Y dar prin acest test nu se poate face o deosebire intre virusurile care infecteaza aceasta specie (Bartels, 1970). De potyvirusurile tobacco etch si henbane mosaic se deosebeste prin capacitatea acestora de a infecta plantele de Datura stramonium, iar de virusul A prin faptul ca acesta nu infecteaza unele soiuri de cartof, cum este Bintje. Virusul a fost descris prima data la Solanum tuberosum in Regatul Unit, de Smith (1931, Proc. R. Soc. 109, 251).

În prezent, este raspandit la scara mondiala in toate zonele in care se cultiva cartoful, precum si in tarile cultivatoare de ardei, tomate si tutun din regiunile mai calduroase ale globului. Virusul este deosebit de pagubitor, productia plantelor de cartof infectate fiind redusa cu 10-80 %. În Romania, stricul produs de virusul Y este considerata cea mai importanta viroza grava a cartofului, fiind frecvent in toate culturile si reducand simtitor productia plantelor atacate (Cojocaru si Pop, 1964, An. Sec. Prot. Pl. 2, 27; Pop si Cojocaru, 1965, O deg. bramb. Havl. Brode, p.69; Hervert s.a., 1968, St. si Cerc. Biol., S. Botanica 20, 267). Virusul Y apare, de asemenea, cu o frecventa deosebit de mare la tutun, producand pagube insemnate mai ales in Transilvania (Pop, 1981, An. I.C.P.P. 16, 65; 1978, Anal. I.C.P.P. 14, 27). Cercetarile arata ca in culturile din tara noastra sunt prezente atat tulpinile normale cat si cele de tipul PVY^N, ele deosebindu-se mult intre ele in ceea ce priveste capacitatea de a infecta unele soiuri de ardei. De asemenea, tulpina potato necrotic ringspot s-a dovedit frecventa mai ales la unele soiuri, producand pagube cantitative si calitative apreciabile (Bran si Cojocaru, 1992,). În conditii naturale, virusul infecteaza plantele de cartof (Solanum tuberosum), tutunul (Nicotiana tabacum), tomatele (Lycopersicon esculentum), Capsicum spp., Petunia hybrida, in zonele subtropicale infectii aparand si la Solanum atropurpureum si alte specii de Solanum. În Italia, tulpina PVYNTN a fost izolata de la Salvia scaleria manifestand pete si desene inelare galbene si deformarea frunzelor (Bellardi si Rubies-Antonell, 2001, Plant Dis. 85, 1207). La cartof (S. tuberosum ), simptomele produse de virusul Y depinde de tulpina acestuia, soi, momentul infectiei, conditiile climatice si prezenta sau absenta altor virusuri in plantele atacate. Astfel, in functie de soiul de cartof, tulpinile normale (PVY⁰) produc marmorarea ingalbenirea rugozitatea necrozarea si caderea frunzelor, ducand uneori la distrugerea plantelor in intregime.

Necrozele incep prin aparitia de pete sau inele mici de culoare bruna pe suprafata foliolelor si se termina cu necrozarea totala a frunzelor care cad de pe plante sau raman atarnate de tulpina. De regula, necrozele apar pe nervuri, petioluri si tulpini. Plantele care cresc din tuberculi infectati sunt pitice si fragile, avand frunzele incretite sau zbarcite. De regula, necrozele sunt mai severe la plantele infectate in anul respectiv decat la cele crescute din tuberculi bolnavi. Împreuna cu virusul X, aceste tulpini produc o boala severa cunoscuta sub numele de mozaic rugos, denumire folosita uneori si pentru boala produsa de virusul Y singur la plantele crescute din tuberculi infectati. Tulpinile grupei necrozarii nervurilor tutunului (PVY^N) se manifesta, la majoritatea soiurilor de cartof, prin formarea de pete sau inele necrotice pe prima frunza infectata, aparitia unei marmorari slabe spre sfarsitul perioadei de vegetatie, la plantele crescute din tuberculi infectati boala caracterizandu-se printr-o marmorare mai mult sau mai putin grava, care apare din primele faze de vegetatie, patarile necrotice fiind in general rare. În cazul tulpinii tuber necrotic ringspot (PVY^NTN), la recoltare sau in primele zile de pastrare, pe suprafata tubercurilor apar pete necrotice superficiale, inelare sau arcuite, la inceput usor bombate si de culoare maronie, care, dupa mai multe saptamani de pastrare, se deshidrateaza, se adancesc, devin de culoare bruna-negricioasa, iar epiderma din dreptul lor este adesea crapata (Bran si Cojocaru, 1992,). Tulpinile stricului gravat (PVY^C) produc, la soiurile de cartof continand gena Nc, in primul an de infectie, necroze, marmorare si incretire sau aparitia de leziuni si striuri necrotice pe nervuri, petiol si tulpina. În cazul plantelor crescute din tuberculi infectati, boala se poate manifesta prin necrozarea si caderea frunzelor, incretire sau marmorare, in unele cazuri observandu-se si necroze in tuberculi. La tutun (Nicotiana tabacum), manifestarea bolii depinde, in mare masura, de tulpina virusului si soi. Astfel, plantele soiurilor de tip Burley, infectate cu tulpina normala (PVY⁰), manifesta, la inceput, o clorozare evidenta a retelei nervurilor. Mai tarziu, pe suprafata limbului apar numeroase pete verzi-deschis sau galbui, de forma circulara si dimensiuni reduse, dand suprafetei limbului un aspect de "mozaic perlat". Plantele atacate sunt mai slabdezvoltate si de culoare verde deschis sau galbuie. Într-un stadiu mai avansat, petele clorotice se necrozeaza, desenul perlat devenind de culoare cenusie.

În timp ce, prin uscare, desenul clorotic dispare, petele necrotice cenusii persista, contrastand evident cu restul suprafetei limbului de culoare maronie. Simptome caracteristice se observa la soiurile de tip Virginia. Ele constau in aparitia, in spatiul dintre nervurile principale, probabil, in urma necrozarii nervurilor fine, a numeroase pete alburii, suprafata frunzelor fiind ca "stropita cu var". Plantele de tutun infectate cu izolatele necrotice (PVY^N) manifesta, initial, o clorozare fina a nervurilor, dupa care acestea se necrozeaza devenind brune. Într-un stadiu mai avansat, pete necrotice apar si in spatiile internervuriene ale limbului si in lungul tulpinii. Cresterea plantelor atacate este franata, iar frunzele se curbeaza spre fata inferioara. În ultima faza, o buna parte din frunze sunt total distruse, incepand cu cele de la baza tulpinii. Virusul Y al cartofului ataca recvent si culturile de ardei, soiurile sensibile manifestand, de regula, simptome de tip mozaical. Prin inoculari artificiale, virusul a fost transmis la Capsicum annuum, C. frutescens, Chenopodium amaranticolor, Lycium spp., Nicotiana glutinosa, N. tabacum, Physali floridana, Solanum chacoense TE₁, S. demissum 'Y', S. demissum x S. tuberosum 'A6', S. tuberosum, Tinantia erecta si alte specii, dupa Horvath (1979) peste 120 de specii dovedindu-se susceptibile La diagnosticarea si studiul virusului Y se utilizeaza numeroase plante test si diferentiale, Datura stramonium fiind imuna la toate tulpinile virusului Y si susceptibila la potyvirusurile tobacco etch si henbane mosaic, Solanum demissum A nu manifesta nici un simptom la majoritatea tulpinilor virusului Y dar reactioneaza prin leziuni locale necrotice dupa 3-4 zile de la inoculare la virusul A, Tinantia erecta manifesta simptome de marmorare la virusul Y si este imuna la virusurile mozaicului aucuba, M si S ale cartofului, iar Nicotiana glutinosa manifesta, in functie de tulpina, marmorare slaba sau severa la 14 zile de la inoculare. La tutun (Nicotiana tabacum), mai ales soiurile Samsun NN si White Burley, tulpinile PVY^N produc clorozarea nervurilor, epinastia frunzelor, leziuni necrotice alburii sau brune in lungul nervurilor, dungi necrotice pe tulpina si, uneori, uscarea frunzelor bazale, iar tulpinile PVY⁰ si PVY^C determina clarifierea nervurilor la 14 zile de la inoculare, urmata de o marmorare slaba care, ulterior, poate sa dispara. La soiurile de cartof hipersensibile (Duke of York = Ersteling si Saco), tulpinile Y^C produc leziuni locale iar Y⁰ si Y^N nu determina nici o reactie. Solanum chacoense TE₁, Solanum demissum Y si S. demissum x S. tuberosum A6 reactioneaza prin leziuni locale necrotice, dupa 5-7 zile de la inoculare, la aproape toate tulpinile, iar Chenopodium amaranticolor, C. quinoa, Physalis floridana, Lycium hamilifolium si L. rhombifolium raspund prin leziuni locale numai la unele tulpini. O selectie de Capsicum annuum reactioneaza prin leziuni locale necrotice la inocularea cu PVY.

Virionii se gasesc in citoplasma si vacualele celulelor epidermice. În cazul anumitor tulpini apar incluziuni cristaline in nucleu sau in forma de "pinwheels", mai ales in citoplasma celulelor epidermice. Alte schimbari celulare constau in faptul ca mitocondriile sunt adesea inconjurate de filamente avand lungimi diferite si 9-10 nm in diametru, care apar la Datura metel infectata cu tulpina YN. În citoplasma celulelor epidermice infectate ale unor specii s-au pus in evidenta incluziuni tubulare cilindrice care, in urma unei colorari corespunzatoare, pot fi observate la microscopul obisnuit. În sectiuni ultrafine, in functie de planul sectionarii, acestea apar sub forma de suluri sau agregate lamelare. S-a aratat ca potyvirusurile nu rezista la fixarea dubla, pentru examinarea lor in tesuturi, fiind necesara fixarea numai cu glutaraldehida sau in acid osmic. Virusul este usor transmisibil prin inoculare de suc. În natura, se raspandeste prin tuberculi si, in mod nepersistent, prin peste 20 de specii de afide, cel mai eficient vector fiind Myzus persicae. Alte specii vectoare sunt Aphis fabae, Macrosiphum certus, M. euphorbiae, A. nasturti, A. gossipii, Aulacorthum circumflexus, Myzus certus, M. ornatus, Phorodon humuli si Rhopalosiphum insertum (Van Hoop, 1980, Neth. J. Pl. Path. 86, 159 Perioada optima de achizitionare este de 15-60 secunde, prelungirea ei peste 2 minute fiind mai putin favorabila, preflamanzirea timp de 15 minute pana la 1-4 ore mareste rata transmiterii. Afidele raman virulifere timp de 1 ora, iar cele preflamanzite 24 ore. Perioada minima de hranire pentru inoculare este de 30-60 secunde. Rata achizitionarii virusului depinde de concentratia acestuia in plante, frunzele de cartof mai tinere fiind sursa de infectie mai buna decat cele mature. Plantele infectate cu virusul Y contin un component ajutator de natura proteica care mijloceste transmiterea lui si a altor virusuri din grupa Y prin afide. Sursa de infectie in natura este formata, aproape exclusiv, de tuberculii de cartof infectati plantati sau ramasi in sol la recoltarea culturii din anul precedent. Proportia tuberculilor infectati la o planta depinde de momentul infectiei partii aeriene si tulpina virusului, la tulpinile Y0 si YC fiind mai mare decat YN. În culturile de cartof, infectiile se produc pana la jumatatea lui iulie, principalele surse de infectie fiind plantele crescute din tuberculii bolnavi sau cele infectate imediat (Y0) sau cel mai tarziu dupa 36 zile (YN) de la rasarire. Experimental, plantele s-au dovedit susceptibile pana la 11 saptamani de la plantare. Tulpinile necrotice (YN) se transmit si prin contactul dintre plante. Rolul diferitelor specii de afide in raspandirea virusului in natura variaza in functie de zona geografica. În tarile vestice, cel mai important vector este M. persicae, in timp ce in Polonia, predomina A. nasturtii. La noi, M. persicae este reprezentat printr-un numar mai redus de exemplare decat restul speciilor vectoare (Pop si Cojocaru, 1965,l.c.). Sucul extras din frunze contine putini virioni. În suc de tutun, inactivarea termica are loc la 50-60°C, dilutia limita este 10^-2-10^-6, longetivitatea in vitro 7-50 zile. În frunze mentinute la 10-20°C virusul rezista timp de 12 luni. Virionii sunt in forma de bastonase filamentoase, de regula flexuoase, de 11 nm in diametru si cu lungimi modale clare de 684 nm in preparate purificate, 730 nm in preparate obtinute prin metoda cufundarii si 740 nm in suc clarifiat.

Spre deosebire de alte potyvirusuri, lungimea si flexuozitatea particulelor nu sun influentate de prezenta ionilor Mg++ sau de EDTA. Canalul central de 2-3 nm in diametru este obscur, iar baza helicoidala, cu un pas de 3,3 nm, nu este evidenta (Varma s.a., 1988, In : The Plant Viruses vol. 4. The Filamentous Plant Viruses, p.371; ed. R.G. Milne. Plenum Press, N.Y.). La ultracentrifugare, din preparatele purificate se separa un singur component. Genomul consta din ARN monocatenar, linear, monopartit, iar virionii contin o singura proteina capsidala. Prevenirea atacului virusului Y este usurata de faptul ca, in zonele cu clima temperata, nu are gazde susceptibile perene, singurele plante rezervoare fiind cele de cartof crescute din tuberculii infectati ramasi in sol dupa recoltare (Thresh, 1980, Ann. appl. Biol. 5, 1). În zonele tropicale si subtropicale, actioneaza ca surse de infectie buruienile Solanum atropurpureum si alte specii de Solanum (Chagas s.a., 1977 . Relatia dintre virus si afidele vectoare fiind de tip nepersistent, combaterea vectorilor prin tratamente chimice are eficacitate redusa asupra raspandirii virusului in natura. În aceste conditii, pentru combaterea virusului Y se utilizeaza un complex de masuri preventive, cum sunt evitarea infectiilor prin cultivarea cartofului cand vectorii sunt absenti sau in numar scazut, amplasarea culturilor la distanta de alte culturi de cartof sau de terenurile cultivate cu cartof anul precedent, distrugerea tulpinilor cartofului de samanta inainte de maturitate pentru a limita raspandirea virusurilor la sfarsitul sezonului, precum si migrarea lor din frunzis in tuberculi, stropirea culturilor cu ulei mineral, folosirea unor suprafete reflectante si panouri cleioase galbene care reduc raspandirea virusului prin vectori. La plantare, se va folosi material sanatos sau cu un grad de infectie de cel mult 4-5 %, ceea ce necesita schimbarea periodica a materialului saditor. Producerea cartofului de samanta liber de virusuri se face in 'zone inchise', delimitate in cadrul regiunilor nefavorabile iernarii, zborului si inmultirii afidelor vectoare (Pop si Cojocaru, 1965, l.c.). În cadrul acestora, se planteaza cartof liber de virusuri si se aplica tratamente generale pentru combaterea insectelor vectoare. Aplicarea masurilor pentru grabirea vegetatiei (incoltirea tuberculilor, plantarea timpurie), sortarea tuberculilor pe categorii, folosirea densitatii maxime, asigurarea sanatatii in proportie de 100 % a clonelor A, eliminarea riguroasa si cat mai timpurie a plantelor bolnave, combaterea insectelor si recoltarea timpurie, cu eliminarea primelor 10 randuri marginale, sunt masuri de baza pentru obtinerea cartofului de samanta liber de virusul Y (Cojocaru si Pop, 1964,l.c.).

Folosirea dozelor mari de azot maresc sensibilitatea platelor de cartof la virusul Y si mascheaza simptomele lui in anul urmator. Aplicand 4 tratamente cu ulei, raspandirea virusurilor Y, M si S s-a redus cu 50 % fara a se constata un efect fitotoxic asigurat (Turska, 1980, Tag.-Ber., Akad. Landwirtsch.-Wiss. DDR, Berlin 184, 285). Toate categoriile biologice vor fi certificate pe baza examinarilor in camp, a testelor biologice de sera si testarea serologica prin metoda ELISA. Plantele de cartof infectate cu virusul Y tratate cu ierbicidul metribuzin manifesta o reactie foliara necrotica care poate fi folosita ca un procedeu de identificare a tufelor infectate in vederea eliminarii lor din cultura. Din soiurile total infectate, se pot obtine clone libere de virusul Y prin metoda culturilor meristematice (Huth, 1979, Gesunde Pflanzen 31, 299). Spre deosebire de virusul rasucirii frunzelor, virusurile S si Y nu au putut fi eliminate din plantele infectate prin tratarea tuberculilor prin procedee termice (Kaiser, 1980, Phytopathology 70, 1119). Obtinerea soiurilor rezistente prezinta o importanta deosebita. Reactia la tulpinile Y0 si YC este conditionata de 9 gene (Cockerham, 1970, Heredity 25, 309). Dintre acestea, Ny_hou si Ry_sto (S. stoloniferum) confera imunitate la Y0 si YC, Ry_storna (S. stoloniferum) rezistenta extrema la Y0, Ny_chac (S. chacoensee, S. microdontum) si Ny_dms (S. demissum) asigura hipersensibilitate la Y0si YC, Ry_stonl (S. stoloniferum) si Ry_ston2 hipersensibilitate la Y0, iar Nc_tbr confera hipersensibilitate la YC. Cartoful fiind autotetraploid, pentru identificarea hibrizilor rezistenti este necesar sa se examineze in faza cat mai timpurie un numar mare de plante supuse inocularilor artificiale. La PVY^NTN necunoscandu-se gene de rezistenta, se executa cercetari privind obtinerea soiurilor rezistente transgenice (Engelmann si Maiss, 2002, Mitt. Biol. Bundesanst. Land-Forstwirtsch. 390, p. 499). La aceasta tulpina, soiul Igor este foarte sensibil, Desirèe moderat sensibil, Pentland tolerant si Santé foarte rezistent. La tutun, atacul poate fi prevenit prin amplasarea acestuia izolat de cartof si cultivarea soiurilorrezistente sau mai putin atacate (Pop s.a., 1983, Anal. I.C.P.P. 17, 19; 1985, IX Conf. Prot. Pl. Buc. 262). Din literatura, sunt cunoscute ca rezistente soiurile Appelterre, Enshu, H 27,5, Philippin, Semoins Ligne 2, T.I. 1406 si Virginia A Mutant. În conditiile din tara noastra, rezistente la tulpina normala si la cea necrotica s-au dovedit soiurile Burley Slovaki, Bursanica 217, Burley Sota 62 si Burley Sota 51 (Pop s.a., 1983, l.c.), o comportare buna avand si soiurile Virginia Zamojska 4, Virginia 496 si Virginia 1173 (Pop s.a., 1985, l.c.). Rezistenta tutunului la virusul Y este conditionata de un factor recesiv iar, in cazul unor tulpini, factorul de rezistenta este asociat cu genele de rezistenta la nematodul Meloidogyne incognita (Rufty s.a., 1983,).