Virusurile piticirii galbene a orzului

Barley yellow dwarf viruses - Virusurile piticirii galbene a orzului, sinonime Cereal yellow dwarf virus, Hordeum nanescens virus, Oat red leaf virus, Rice giallume virus, Ryegrass chlorotic streak virus si, probabil, Maize leaf fleck virus, (Pop, 2009, TVV, II, 53). Dupa clasificarea actuala, piticirea galbena a orzului este produsa de 6 virusuri: Barley yellow dwarf virus - GPV  (BYDV-GPV) Luteoviridae; Barley yellow dwarf virus - MAV (BYDV-MAV) Luteovirus, Luteoviridae; Barley yellow dwarf virus - PAS (BYDV-PAS) Luteovirus, Luteoviridae; Barley yellow dwarf virus - PAV (BYDV-PAV) Luteovirus, Luteoviridae; Barley yellow dwarf virus - SGV (BYDV-SCV) Luteovirus, Luteoviridae; Barley yellow dwarf virus - RGV (BYDV-RGV) Luteovirus, Luteoviridae. La ierburile perene, simptomele virusurilor piticirii galbene a orzului seamana cu cele produse de micoplasma "aster yellows" (Banttari, 1965, Phytopathology 55, 838) insa, la orz si grau, cele doua boli, desi la inceput asemanatoare, se deosebesc in ceea ce priveste aspectul si gravitatea simptomelor si influenta temperaturii asupra dezvoltarii lor (Gill s.a., 1969, Can. J. Bot. 47, 1277). Împreuna cu atacul ciupercii Fusarium culmorum, virusurile BYD au un efect sinergic asupra plantelor de grau, determinand pierderi de productie mai mari decat in cazul infectiilor singulare (Koch si Huth, 1995, Agronomie 15, 508). În camp, boala poate fi diagnosticata pe baza simptomelor si a caracteristicilor epidemiologice, insa identificarea virusurilor prezente necesita experiente de transmitere prin diferiti vectori, efectuarea diferitelor teste serologice ELISA sau aplicarea testului PCR (Balaji s.a., 2003, Phytopathology 93, 1386), (Pop, 2009, TVV, II, 53). Boala a fost descrisa prima data la ovaz (Avena sativa), orz (Hordeum vulgare) si grau (Triticum aestivum) in California, de Oswald si Houston (1951, Pl. Dis. Reptr. 35, 471; 1953, Phytopathology 43, 128) iar, in anii urmatori, in diferite state din S.U.A., Olanda (Oswald si Thung, 1955), Anglia (Watson si Mulligan, 1957), fosta R.F.Germana (Rademacher si Schwarz, 1958), Finlanda (Ikaheimo, 1960) si numeroase alte tari, in prezent, fiind considerata principala viroza a gramineelor in toate zonele de cultura ale globului (Conti s.a., 1990), virusurile respective fiind prezente si in zonele cu temperaturi foarte scazute, din Alasca (Robertson, 2003, Plant Dis. 87, 446). În tara noastra, Ploaie si Mitran (1984) au comunicat izolarea micoplasmei clorozei asterului si a virusului ingalbenirii si piticirii orzului din plante de orz cu simptome de ingalbenire si piticire, iar Jilaveanu (1987) a efectuat cercetari privind reactia cerealelor paioase la virusurile transmisibile prin afide. Rezultatele cercetarilor efectuate de autor (Pop, 2003 a, Lucr. Simp. AGRAL pag.87; 2003 b, Sanatatea Plantelor 65, 24) arata ca, in ultimii ani, atacurile si pierderile de productie produse de virusurile piticirii galbene a orzului au fost deosebit de mari la culturile de orz si grau din Transilvania, obtinand si primele rezultate privind posibilitatea combaterii lor prin tratarea semintelor contra afidelor vectoare cu preparate pe baza de Imidacloprid. În conditii naturale, virusul infecteaza orzul (H. vulgare), graul (T. aestivum), secara (S. cereale), Triticosecale, ovazul (A. sativa, A. byzantina), orezul (O. sativa), porumbul (Zea mays), sorgul (S. vulgare) si numeroase ierburi gramine. Astfel, in sud-vestul Angliei, infectii de 1,3-10,9 % cu virusurile PAV, RPV si MAV s-au gasit la Poa annua, Holcus lanatus, Lolium perenne, L. multiflorum, Bromus spp., Dactylis glomerata si Festuca rubra, iar neinfectate au fost Arrhenatherum spp., Elymus repens si Agrostis spp. (Kendall s.a., 1996). În estul Frantei, infectii naturale cu virusurile PAV, RPV si MAV s-au gasit la Bromus catharticus, Festuca arundinacea, Lolium perenne si L. italicum. În California, BYDV-PAV a infectat, in proportie de 40 %, ierburile perene locale, in special Avena spp. si Bromus spp., biomasa si samanta plantelor bolnave fiind reduse cu cca. 50 %. Experimental, au fost infectate de diferiti autori peste 100 specii de ierburi perene. Simptomele produse de virusurile piticirii galbene sunt persistente si variabile in functie de cultura, soi, tulpina virusului, momentul infectiei si conditiile climatice, la unele gazde disparand dupa scurt timp de la infectie. La orzul de toamna (H. vulgare), infectiile primare masive care au loc in timpul rasaririi sau la scurt timp dupa rasarire se manifesta, de regula, numai dupa repornirea vegetatiei in primavara. Plantele infectate sunt pitice, slab infratite si total ingalbenite, contrastand puternic cu exemplarele sanatoase din jur (Pop, 2003 b). Spre deosebire de ingalbenirile produse de alti factori, frunzele plantelor infectate cu virusurile piticirii galbene sunt mai ingrosate, ercte si rigide decat normal si manifesta o ingalbenire aurie sau portocalie stralucitoare care evolueaza de la varf spre baza limbului. Reflectand repartizarea atacului de afide in camp, boala apare in vetre, slab delimitate, cultura este "valurita" si rara, multe dintre plantele atacate disparand iarna fiind mai sensibile la ger, sau primavara din cauza sistemului radicular slab dezvoltat. Plantele de grau (T. aestivum) infectate primar in toamna (vezi transmitere, epidemiologie) manifesta simptome foarte grave in primavara, caracterizate prin piticire accentuata, infratire abundenta, clorozarea si inrosirea aproape totala a frunzelor incepand de la varf, sistem radicular slab dezvoltat, inspicare rara sau absenta si productie neglijabila (Pop, 2003 a, l.c.; 2004, Sanatatea Plantelor 72, 25). La plantele de grau infectate primavara, simptomele apar in cursul verii, constand intr-o ingalbenire si inrosire stralucitoare a 1-2 frunze din varf, in timp ce frunzele mai inferioare au culoare normala, sistemul radicular este aproape normal dezvoltat si talia plantelor este putin afectata. În functie de marimea si zborul populatiilor de afide determinate de conditiile climatice, atacul de primavara poate fi mai mult sau mai putin frecvent, la noi, in 2001, gasindu-se si infectii de 100 % (Pop, 2003 a; 2004). O situatie similara s-a constatat in cazul epidemiilor din 1988-1990 aparute in Germania, cand graul de toamna, mai ales cel semanat mai tarziu, a fost atacat in mai-iunie iar boala, manifestata prin ingalbenirea frunzei stindard, a favorizat instalarea ciupercii Fusarium culmorum, care a dus la moartea plantelor, pierderile de productie fiind de pana la 50 % (Koch si Huth, 1995). Atat la orz (Hordeum vulgare) cat si la grau (Triticum aestivum) simptomele piticirii galbene sunt asemanatoare cu acelea produse de micoplasma ingalbenirii stelutei. Cele doua boli se pot deosebi, crescand plante infectate la temperaturi diferite, micoplasma ingalbenirii stelutei producand simptome grave la 32°C, moderate la 21°C si infectie inaparenta la 16°C, iar la virusurile piticirii orzului simptomele sunt foarte puternice la 16°C, slabe la 27°C si absente la 32°C. Ovazul (A. sativa) este deosebit de sensibil. La 2-3 saptamani de la infectie, varful frunzelor prezinta pete mici, clorotice, slab delimitate si confluente. În functie de soi, acestea devin mai tarziu galbene-rosietice (Victory, Palestine), brune-rosietice (Ventura, California) sau rosii stralucitoare (Bond, Custis), culoare pe care o imprima, la inceput, varfului si apoi frunzelor in intregime, tesuturile din apropierea nervurilor fiind ultimele afectate. Simptomele de inrosire apar mai ales cand predomina temperaturi joase sau moderate. La soiurile foarte sensibile (Victory, Coast Black), inaltimea plantelor este redusa la jumatate. Caracteristica este distrugerea florilor, paniculele fiind total sau partial lipsite de samanta si de culoare albicioasa. La soiul de ovaz Blenda, infectat in camp in faza tanara, scaderile de productie au fost de 97 %, iar la soiurile tolerante (Albino si C.I. 7488), pirederile de productie au reprezentat 31 si respectiv 12 %. Secara (S. cereale) poate fi infectata fara simptome, ori manifesta patari foliare purpurii sau rosii aprins. La orez (Oryza sativa), virusul produce, in Italia, boala cunoscuta sub denumirea "giallume", frunzele plantelor infectate fiind de culoare galbena portocalie. Porumbul (Zea mays) este imun la BYDV-RPV si susceptibil la restul virusurilor, in special la BYDV-PAV (Lapierre s.a., 1991). Dupa Brown s.a. (1983), in statul Washington (S.U.A.), culturile de porumb sunt infectate cu BYDV fara a manifesta simptome, exceptand talia mai redusa a exemplarelor bolnave. Inoculate in sera, plantele majoritatii soiurilor manifesta o decolorare rosietica a frunzelor. Uneori, frunzele plantelor infectate manifesta striuri internervuriene purpurii sau rosii aprins, care se extind de la varf spre baza limbului. Dupa Favali s.a. (1985), plantele de porumb infectate manifesta piticire si o colorare rosie-inchisa a frunzelor, incepand de la varful si marginile frunzelor bazale. Majoritatea genotipurilor de raigras (Lolium multiflorum si L. perenne) nu manifesta simptome. În cazul celor sensibile, simptomele apar numai la inceputul infloririi, pe frunzele fratilor floriferi, care devin galbene, rosii aprins sau purpurii. Decolorarile incep de la varful frunzelor si se extind spre baza, cuprinzand majoritatea sau intreaga suprafata a limbului. La semanaturile de primavara, boala apare numai in anul urmator, plantele infectate fiind raspandite neregulat in cultura, recunoscandu-se prin coloritul lor rosietic sau galben auriu. Pe pajisti, plantele infectate fiind frecvent defoliate, boala ramane adesea neobservata. Alte ierburi infectate natural sunt Poa annua, Holchus lamnatus, Bromus spp., Dactylis glomerata, Festuca arundinacea si F. rubra (Henry si Dedryver, 1991). În conditii experimentale, virusul a fost transmis la Anthoxanthum odoratum, Avena byzantina, A. sativa, A. strigosa, Bromus mollis, B. racemosa, B. secalinus, B. tectorum, Chloris gayana, Lolium temulentum, Panicum dichotomiflorum, Paspalum dilatatum, Phalaris arundinacea, Poa annua, P. pratensis si Triticum durum. În total, se cunosc peste 100 de specii monocotiledonate susceptibile (Bruehl, 1961; Rochow, 1961; Slykhuis, 1967). La Agropyron intermedium, Agrostis alba, Dactylis glomerata, Festuca pratensis, Phleum pratense si Poa trivialis exista atat forme susceptibile cat si germoplasme rezistente. Rezistente la BYDV s-au dovedit, de asemenea, speciile de Agropyron (Sharma s.a., 1984) si Thinopyrum intermedium (Sharma s.a., 1995). Ca plante test, se folosesc mai ales Avena byzantina si Hordeum vulgare, iar pentru mentinerea si multiplicarea virusului A. byzantina soiul Coast Black. Infectate artificial, plantele de H. vulgare soiul Black Hulls, A. sativa soiurile Clintland, Clintland 64 si Blenda (de primavara), A. byzantina soiurile Coast Black si California Red (de toamna) reactioneaza prin clorozarea evidenta a frunzelor. La A. byzantina soiul Coast Black, RMV si RPV produc simptome slabe, MAV simptome moderate si PAV simptome severe, iar SGV simptome slabe la ovazul Clintland 64. Virionii, asemanatori ribozomilor (Favali s.a., 1995, Agronomie 15, 495), se gasesc, in concentratie foarte mica, in parenchimul floemic, elementele ciuruite si celulele acompaniatoare (Jensen, 1969, Virology 38, 83), aparand prima data in citoplasma si apoi in nucleu si in jurul plasmodesmelor, cauzand degenerarea floemului. Infectand tesuturile floemice, virusurile piticirii galbene nu sunt transmisibile prin inoculare de suc. Acestea pot fi transmise insa, experimental, prin Cuscuta campestris (Timian, 1964) si prin achizitionarea lor de catre afide intepand printr-o membrana in suc extras din plantele bolnave la care s-a adaugat sucroza (Rochow, 1970, Science 167, 875). Pe cale naturala, transmiterea are loc prin circa 14 specii de afide a caror viata este legata de culturile de cereale si ierburi perene, dintre care mai importante sunt Metopolophium (Acyrthosiphon) dirhorum, Macrosiphum avenae, Rhopalosiphum maidis, Rhopalosiphum padi si Schizaphis graminum (Rochow, 1970). Transmiterea are loc in mod persistent-circulativ. Particulele virale sunt ingerate odata cu hranirea insectelor din floem, transportate prin intestin in hemolimfa unde se pastreaza pe parcursul vietii insectei, ajung apoi in glanda salivara, de unde sunt excretate cu saliva in timpul hranirii insectelor din floemul altor plante pe care le infecteaza, circulatia virusului pe tot acest parcurs fiind mijlocita de unirea lui cu anumite proteine sintetizate in afidele vectoare (Li s.a., 2002, Abstr. Phytopath. 92, S 47). În vestul Europei, la doua dintre virusurile piticirii galbene, transmiterea prin vectori este specifica, BYDV-RPV transmitandu-se prin Rhopalosiphum padi, iar BYDV-MAV prin Sitobion avenae si/sau Metopolophium dirhorum, in timp ce BYDV-PAV este transmis, nespecific, prin toate aceste trei specii de afide. În cadrul aceleiasi specii de afide, exista clone care transmit mai mult sau mai putin eficient un anumit virus. Timpii de hranire pentru achizitionare si inoculare sunt de 1-2 zile, latenta in afide de 44,5-65,5 h, persistenta virusului in vectori de 13-21 zile, iar eficacitatea transmiterii, de 3-92 % la PAV prin Sitobion avenae si 90-100 % la PAV si MAV prin Rhopalosiphum padi, depinzand de specia si clona de afide, izolata de virus, speciile si varstele plantelor test si a plantei sursa si alti factori. La Schizaphis graminum, nimfele transmit mai eficient BYDV-SGV decat adultii, dar BYDV-PAV si CYDV-RPV au fost transmise cu aceeasi eficienta de ambele stadii. În toate cazurile, transmiterea este mai sigura cand achizitionarea are loc din frunze tinere, care s-au dovedit mai concentrate in virus. Desii foarte complexa, datorita numarului mare de virusuri, vectori si plante gazda si variabila in functie de zona geografica si conditiile climatice anuale, epidemiologia virusurilor piticirii galbene a cerealelor este simplificata de zborul uniform si obligatoriu al afidelor de la un biotop la altul in cautarea de hrana proaspata, diseminand totodata virusurile respective in natura. Astfel, referindu-ne la zonele cu patru anotimpuri, sursele de infectie si gazdele pentru afidele vectoare din primavara sunt plantele de graminee perene cultivate si spontane si culturile de grau si orz semanate in toamna precedenta. Din aceste surse, vectorii migreaza pe culturile de orz si ovaz, semanate primavara, apoi pe porumb si samulastra de grau si orz si, de pe acestea, pe primele semanaturi de grau si orz de toamna. Ocupand suprafete mari fiind susceptibil la BYDV-RMV, BYDV-MAV, BYDV-PAV si BYDV-SGV si gazda favorabila inmultirii afidelor vectoare, porumbul este considerat principala sursa de infectie cu BYDV mai ales pentru cerealele de toamna (Brown s.a., 1983). La infectarea cerealelor de toamna trebuie sa facem o distinctie intre infectia primara, realizata toamna de catre afidele virulifere aripate care vin de pe alte culturi si infectia secundara, care se produce toamna mai tarziu si poate continua in primavara, in interiorul culturii, de catre afidele nearipate mai putin mobile, care s-au dezvoltat avand la baza afidele aripate initiale venite de pe alte culturi. În zonele cu climat continental, cu ierni timpurii si temperaturi foarte scazute, raspandirea secundara a virusurilor poate fi stopata, cand vectorii acestora sunt omorati de ger. În regiunile cu climat oceanic, cum sunt cele din vestul Frantei, in general, afidele nu sunt distruse de temperaturile mai putin scazute din anotimpul rece, ierneaza anholociclic si se reproduc partenogenetic, continuand sa produca infectii secundare toamna tarziu si in primavara (Dedryver si Adams, 1982), amploarea infectiilor care se realizeaza depinzand de evolutia conditiilor climatice mai mult sau mai putin favorabile inmultirii si activitatii afidelor vectoare. Toate cele 6 virusuri se caracterizeaza printr-o variabilitate pronuntata, in cadrul lor deosebindu-se mai multe patotipuri, cum sunt patotipurile RG si 2t la BYDV-PAV, aparitia acestora datorandu-se recombinarilor care au loc in diferite zone ale genomului, frecvente mai ales la virusurile ARN. Sucul extras din frunzele infectate contine putini virioni. Inactivarea termica la RPV si MAV are loc la 65-70⁰C. Virusul poate fi conservat, timp de 12 luni, prin mentinerea preparatelor concentrate si liofilizate la 4°C si, 16 luni, prin inghetarea lor la -12°C. Particulele virale pot fi puse in evidenta in suc prin imunoelectronmicroscopie (Derrick si Brlansky, 1976). Virionii sunt izometrici, cu contur poliedric sau rotund. În preparate colorate negativ, diametrul particulelor variaza intre 20 si 24 nm. La BYDV-RMV izolata Montana, diametrul particulelor a fost de 24,7 nm. De regula, la ultracentrifugare apare o singura componenta, in cazul tulpinii MAV coeficientul de sedimentare fiind de 115-118 S. Genoamele virusurilor piticirii galbene sunt formate din ARN monocatenar, linear, unipartit de sens pozitiv, virionii contin, o singura proteina capsidala, genomul codificand, de asemenea, sase proteine nestructurale. Virusul se replica aproape exclusiv in tesuturile floemice, ARN replicandu-se in nucleii celulelor infectate ale floemului, migrand apoi in citoplasma, unde are loc formarea particulelor virale (Favali s.a., 1995, l.c.). În partea nordica si centrala a Europei, infectiile primare de toamna se produc numai pana la jumatatea lunii noiembrie, iar cele de primavara incep in cursul lunii mai. În perpetuarea infectiei in camp, un rol important au speciile de ierburi perene susceptibile, samulastra de grau si orz si culturile de porumb, care sunt gazde atat pentru virus cat si pentru afidele vectoare (Waterhouse, 1985, Australas. Pl. Path. 14, 32). Virusul fiind persistent in vector, sursele de infectie pot fi situate la distante mari, amploarea epifitiilor fiind in stransa legatura cu intensitatea zborului, marimea populatiilor, activitatea afidelor si conditiile climatice. Patru masuri principale asigura reducerea pierderilor de productie cauzate de aceste virusuri: eliminarea surselor de infectie, combaterea afidelor prin aplicarea insecticidelor, respectarea epocii optime de insamantare si cultivarea soiurilor tolerante. Pentru diminuarea surselor de infectie, suprafetele cultivate cu cereale vor fi arate imediat dupa recoltare si reinsamantate cu cultura a doua, iar pe cele nereinsamantate, samulastra va fi distrusa prin lucrari mecanice superficiale, inainte de insamantarea orzului si a graului. O masura importanta pentru reducerea atacului consta in insamantarea cerealelor de toamna la date care sa asigure rasarirea lor in perioada cand, datorita temperaturilor mai scazute, s-a inregistrat o diminuare evidenta a zborului, inmultirii si activitatii afidelor. Spre deosebire de cerealele de toamna, cele de primavara vor fi insamantate cat mai timpuriu, pentru a fi bine dezvoltate in momentul migrarii si inmultirii afidelor pe aceste culturi. În zonele si anii favorabili producerii infectiei primare, cerealele de toamna semanate timpuriu pot fi protejate contra afidelor prin tratarea semintelor cu preparate pe baza de Imidacloprid, in conditiile din Romania, un astfel de tratament prevenind aproape total infectiile de toamna si asigurand un spor de productie de peste 25 % fata de suprafetele netratate (Pop, 2003 a; 2003 b). Pe baza rezultatelor cercetarilor epidemiologice indelungate, in Franta (Gillet s.a., 1990, Ann. appl. Biol. 117, 237), Anglia si alte tari, s-au elaborat si se aplica sisteme centralizate de prognozare a atacurilor virusurilor piticirii galbene a cerealelor, pe baza carora se recomanda aplicarea masurilor culturale si chimice de combatere. Cultivarea soiurilor rezistente reprezinta o metoda de prevenire deosebit de importanta. Exceptand rezistenta totala a porumbului la BYDV-PAV, la cerealele cultivate nu s-a gasit nici un alt caz de imunitate fata de virusurile piticirii galbene. La orz (H. vulgare) se cunoaste insa gena de toleranta Id2 prezenta in linia C.I. 3208-2. Alela acestei gene din C.I. 3906-1 incorporata in soiurile comerciale, a condus la obtinerea soiului Corris, rezistent la toate tulpinile (Catherall s.a., 1977, Ann. Phytopathol. 9, 241), precum si la alte soiuri rezistente in Belgia (Steyer si Froidmond, 1995, Agronomie 15, p. 509). În Franta, soiul de orz Chikurin Ibaraki 1 s-a dovedit rezistent la BYDV-PAV si BYDV-RPV, mutanta acestuia Ea52 fiind sensibila (Lapierre s.a., 1991, 3° Rencontres de Virologie végétale, Aussois 91, 10). La grau, se cunoaste soiul rezistent Elmo. La ovaz, surse de diferite grade de rezistenta s-au gasit mai ales la formele diploide si hexaploide, rezistenta fiind linia P 70408, iar tolerante soiurile Putman, Tonka si C.I. 7488. Testand in ceea ce priveste comportarea la acest virus 25 de soiuri din speciile Lolium perenne, L. multiflorum, Phleum pratense, Festuca pratensis si Dactylis glomerata, s-a constatat ca soiul Premo (L. perenne) este imun, specia cea mai sensibila fiind Ph. pratense, iar cea mai toleranta L. perenne. La raigras, obtinerea soiurilor rezistente este complicata, reactia lor fiind sub un control poligenic (Catherall si Wilkins, 1977, Ann. Phytopathol. 9, 245). Surse de rezistenta la BYDV-RPV si BYDV-RMV s-au identificat la Argropyron, iar Thinopyrum intermedium s-a dovedit imun la BYDV-PAV, BYDV-MAV si BYDV-RPV, factorii de imunitate fiind introdusi si la grau (Lapierre s.a., 1991, l.c.).