Virusul mozaicului graului vehiculat prin sol

Virusul mozaicului graului vehiculat prin sol - Soil-borne wheat mosaic virus SBWMV, Furovirus,

Sinonime: Soil-borne wheat mosaic furovirus, Wheat viruses 1 si 2 (McKinney, 1937), Marmor tritici (McKinney, 1944), Soil-borne wheat green mosaic virus, Wheat mosaic virus.

Acronime:

Tulpini. Se cunosc tulpina tipica sau Nebraska (N-SBWMV), tulpina verde sau "rosette" (Hebert si Coleman, 1955), tulpina galbena (comuna) raspandita in Kansas (K-SBWMV) si tulpina Illinois (I-SBWMV) (McKinney, 1931; Pacumbaba s.a., 1971). Izolatele din Japonia si S.U.A. sunt inrudite serologic, dar cele japoneze sunt diferite infectand tutunul si Zea mays (Tsuchizaki s.a., 1970). Dupa pasari experimentale succesive si in conditii de temperaturi ridicate in camp, apar forme cu simptome mai grave, asociate cu stergerea unor nucleotide din ARN 2 (Chen s.a., 1995).

Taxonomie, inrudiri, relatii. Este membru tipic al genului distant inrudit serologic cu Tobacco mosaic tobamovirus (Brunt si Shikata, 1986) si Potato mop top pomovirus (Van Regenmortel, 1981). Mai recent, furovirusul identificat la grau in Europa, strans inrudit serologic cu SBWMV, a fost denumit Soil-borne cereal mosaic furovirus (Koenig s.a., 1999). Apare adesea impreuna cu Wheat spindle streak mosaic virus si Wheat yellow mosaic virus (Huth, 1998; 2000; 2002), de care poate fi deosebit serologic si prin morfologia virionilor.

Diagnoza. Boala poate fi diagnosticata prin atacul caracteristic, in forma de vetre neregulate, iar virusul identificat in radacini si frunze, prin electronomicroscopie, imunoelectronomicroscopie, teste ELISA si procedee PCR (Chen s.a., 1995).

Istoric, distributie geografica, importanta. Cunoscut la grau in S.U.A. inca din 1919 (McKinney, 1923), SBWMV s-a dovedit mult raspandit in zonele cultivatoare de cereale paioase din America de Nord, in special in partile centrala si sudica ale Marelui Platou (Driskeln s.a., 2002), precum si in Japonia (Saito s.a., 1961) si China (Chen, 1993). Mai recent, acesta a fost identificat la secara in patru localitati invecinate cu Florida, S.U.A. (Momol si Blount, 2001) si la grau in Zimbave, Africa (Kapooria s.a., 2001) si sudul Germaniei (Koenig si Huth, 2003). Virusurile graului transmisibile prin sol descrise in Italia (Canova, 1964; 1966), Franta (Lapierre s.a., 1985), Anglia, fosta R.D. Germana (Proeseler s.a., 1982), Germania (Huth, 1998), Polonia si Danemarca, avand un grad ridicat de identitate a secventei nucleotidelor si diferind in proportie de 25-37 % de tulpina americana tipica, formeaza in prezent Soil-borne cereal mosaic virus (Koenig si Huth, 2002; 2003; Yang s.a., 2001), care inlocuieste denumirile European wheat mosaic virus (Diao s.a., 1999) si Soil-borne rye mosaic virus (Koenig s.a., 1999) propuse initial pentru aceste virusuri. Virusul prezinta importanta economica deosebita, producand pierderi de productie de 10-30 %, in cazuri grave, de 80 % (Hunger s.a., 1989). Pe continentul european, in Italia, Franta si, mai nou, Anglia, Soil-borne cereal mosaic virus ataca mai ales graul, iar in Danemarca, Polonia si Germania practic numai secara si Triticosecale, unele terenuri fiind total infestate (Huth, 1998; 2000).

Plante gadza si simptome. În natura, virusul infecteaza plantele de grau (Triticum spp.), orz (Hordeum vulgare), secara (Secale cereale), Triticosecale (Turina s.a., 1995), Agropyrum spp., Agrostis spp., Bromus spp., Dactylis glomerate, Festuca spp., Holcus lanatus, Lolium spp., Panicum spp., Phleum pratense, Poa spp., nesusceptibile fiind Alopecurus spp., Anthoxanthum odoratum, Avena spp., Arrhenatherum elatus, Bromus inermis, Cynodon spp., Eragrostis capillaris, Melica altissima, Phalaris spp., Setaria italica, Solghum saccharatum, Trisetum flavescens, Zea mays, Chenopodium spp., Gomphrena globosa, Datura stramonium, Nicotiana tabacum, N. glutinosa si Petunia hybrida (Canova, 1964). Dupa McKinney (1944) si Rao si Brakke (1969), prin inoculari artificiale, virusul a fost transmis la Nicotina tabacum, Lycopersicon esculentum, Cucumis sativus si Phaseolus vulgaris.

Plantele de grau (T. aestivum) si orz (H. vulgare) de toamna manifesta numai rar semne de boala la scurt timp de la rasarire, cu toate ca virusul poate fi identificat in radacinile acestora (Brakke s.a., 1965). Simptomele de mozaic verde pana la galben apar primavara de timpuriu, sub forma de striuri sau dungi fusiforme verzi deschis sau galbui pe frunzele tinere, cele mai batrane prezentand pete similare pe toata suprafata limbului, de la distanta, plantele aparand de culoare verde deschisa sau galbuie. Plantele unor soiuri de grau, cum sunt cele inrudite cu Harvest Queen, prezinta cresteri in rozete, fiind extrem de mici, excesiv infratite si cu sistemul radicular slab dezvoltat. Boala este mai grava la plantele din depresiuni dar nu se limiteaza la aceste suprafete, iar simptomele devin mai slabe, pe masura ce temperaturile cresc si talia plantelor este mai mare (Koehler s.a., 1952).

La orz (H. vulgare), boala este similara cu cea de la grau, iar la secara (S. cereale) virusul se manifesta prin prezenta unor zone internervuriene clorotice intrerupte pe suprafata frunzelor si piticirea plantelor (Momol si Blount, 2001).

Plante test. Plantele de grau (T. aestivum ) inoculate mecanic in faza de 3-4 frunze incep sa manifeste simptome, care evolueaza in mozaic verde sau galben si piticire, dupa cel putin 14 zile de crestere la temperaturi sub 20°C, conditiile optime fiind la 16°C si 8 ore lumina artificiala/zi, peste 20°C simptomele fiind absente. La plantele de Chenopodium amaranticolor si C. quinoa   virusul produce leziuni locale, iar Nicotiana tabacum si Zea mays sunt susceptibile numai la tulpinile japoneze (Tsuchizaki s.a., 1970).

Citopatologie. Virusul infecteaza radacinile si partile supraterestre ale plantelor, virionii gasindu-se in radacini si, ocazional, in frunze. Translocarea virusului in plante este inceata, uneori ramanand localizat in radacini sau partile inferioare ale plantelor. La examinarea cu microscopul optic, in frunzele infectate se observa incluziuni vacuolate amorfe (McKinney s.a., 1923; Momol si Blount, 2001), iar prin microscopie electronica in citoplasma celulelor infectate s-au pus in evidenta incluziuni cristaline aparent formate din particule virale prezente mai ales in vacuole, incluziuni aparent cristaline inconjurate de unele particule virale si incluziuni amorfe continand tubuli contorsionati (Peterson, 1970).

Transmitere, epidemiologie. Experimental, virusul este transmisibil prin inoculare de suc, obtinut prin mojararea frunzelor infectate in 0,1 M K₂HPO₄, inocularea manuala dand rezultate mai slabe decat cea efectuata cu pistolul de vopsit, perioada de incubatie fiind de minimum 14 zile la plante crescute la temperatura optima de 16°C si 8 ore lumina/zi, proportia plantelor infectate crescand prin mentinerea lor 4-5 zile la intuneric, incepand cu cateva zile dupa inoculare, sau prin taierea frunzelor dupa 30 zile de la infectie (Rao si Brakke, 1970). Driskel s.a. (2002) au pus la punct o noua tehnica de inoculare foliara, care evita aparitia necrozelor ce se formeaza la inocularea manuala. În experiente rigurose s-a stabilit ca infectarea plantutelor de grau cu SBWMV are loc in decurs de 12-24 h la 15°C si in 36 h la 20°C (Cadle-Davidson s.a., 2003).

Pe cale naturala, transmiterea virusului are loc prin zoosporii mobili ai ciupercii Polymixa graminis, parazit obligat pe radacinile plantelor, care poseda spori de rezistenta cu pereti extrem de grosi, in care virusul se pastreaza timp indelungat, asigurand contaminarea solului pe o perioada de timp nelimitata (Brakke s.a., 1965; Rao, 1968; Rao si Brakke, 1969). Infectiile se produc la scurt timp dupa incorporarea semintelor in sol, virusul fiind depistat electronomocroscopic in radacinile plantutelor de grau la 2-3 saptamani de la insamantare (Brakke s.a., 1965). Umiditatea abundenta, temperaturile ridicate de 14-16°C din sol si natura poroasa a acestuia favorizeaza infectarea radacinilor plantelor gazda de zoosporii ciupercii si transmiterea concomitenta a virusului la gramineele susceptibile (Himmel s.a., 1992). Deplasarea virusului din radacinile plantelor in partile aeriene ale acestora se face incet si in dependenta de temperatura (Myers s.a., 1993), aparitia primelor simptome la plantele ale caror radacini au fost infectate din toamna observandu-se in februarie sau martie, cand temperatura se ridica la 15-25ºC (Hunger s.a., 1989).

Proprietatile virusului in frunze si suc. În frunze uscate, virusul rezista timp de peste 11 ani (McKinney s.a., 1965). În extracte de plante de grau sau secara infectate cu izolata Kansas, obtinute prin omogenizarea a 10 g frunze in 10 ml tampon fosfat 0 M (pH 7,5), inactivarea termica a avut loc intre 58 si 60°C (mentinere 5 minute), infectivitatea a fost grav afectata dupa o mentinere in vitro de 48 h si total absenta dupa 96 h, iar dilutia limita s-a situat intre 10^-3 si 10^-3,5 (Pacumbaba s.a., 1971).

Purificare. Virusul a fost purificat din 150 g frunze de grau sau secara, recoltate la 21 zile de la infectie, inghetate timp de 2-3 saptamani, omogenizate in 300 ml 0,5 M citrat de sodiu (pH 7), continand 0,42 ml mercaptoetanol si 462 mg ditiocarbomat de sodiu, emulsionat intr-un volum egal de cloroform, centrifugat la 3.000 g 15 minute, dupa care au urmat 3 cicluri de centrifugari diferentiale de 2 h la 140.000 g si 10 minute la 10.000 g, mediul de suspensie pentru sedimentul final fiind 2-5 ml 0,01 M Tris, ajustat la pH 7 (Pacumbaba s.a., 1971).

Morfologia particulelor. Virionii sunt in forma de bastonase drepte si rigide, construite helicoidal, avand canalul central evident. În preparate se gasesc doua tipuri de particule, dupa Brakke s.a. (1965), la o izolata Nebraska si una a lui McKinney, cele mai frecvente avand lungimi de 160 si 300 nm, iar, dupa Canova (1964) cele doua categorii de virionii au lungimi normale de 161 si 290 nm.

Proprietati fizice. La ultracentrifugarea preparatelor purificate apar doua componente, avand coeficientii de sedimentare de 172 S si 211 S (Gumpf, 1971).

Proprietati biochimice. Virionii contin 5 % ARN si 95 % proteina. Genomul este bipartit, format din doua molecule de ARN monocatenar, linear, de sens pozitiv, ARN-1 avand 7.099 nucleotide si ARN-2 3.593 nucleotide, primul codificand helicaza, replicaza si proteina deplasarii de la celula la celula, iar ARN-2 proteina capsidala si o polipeptida bogata in cisteina (Chen s.a., 1995). La transmiteri experimentale repetate, efectuate la temperaturi ridicate, ARN-2 sufera deletiuni spontane de nucleotide (Chen s.a., 1995).

Prevenire si combatere. În cazul aparitiei virusului mozaicului graului vehiculat prin sol, este necesar sa se aplice masuri de carantina, prin care sa se evite transportul lui, prin particulele de sol, din focarele de infectie pe suprafetele necontaminate. Alte masuri constau in cultivarea speciilor nesusceptibile la acest virus pe suprafetele afectate si respectarea epocii de semanat, cerealele de toamna insamantate mai timpuriu fiind mai puternic infectate (Huth, 2002). O masura de prevenire foarte eficace consta in cultivarea soiurilor de Triticum aestivum, T. durum si Triticosecale rezistente sau tolerante (Lapierre s.a., 1995; 1995 b; Turina s.a., 1995), germoplasmele din sortimentul mondial reactionand foarte diferit la acest virus. Din experimentarile efectuate in Franta nu au prezentat simptome in camp soiurile de grau Albatros, Apexal, Avalon, Capitole, Cocagne, Cargo, Fidel, Fleuron, Fortuna, Lutin, Pernel, Sabre, Tarasque si Tomclair (Lapierre s.a., 1985). Genetica si mecanismul rezistentei graului la SBWMV sunt necunoscute, rezultatele cercetarilor efectuate de Driskel s.a. (2002) cu soiurile Hawk, Newton si Voran sugerand ca rezistenta s-ar datora blocarii infectiei la nivelul sistemului radicular.