VIRUS TOBAČNEGA MOZAIKA: ZNAČILNOSTI, ZGRADBA, RAZMNOŽEVANJE - BIOLOGIJA - 2026

Virus mozaik za njuhanje ( TMV , angleške Tobacco Mosaic Virus) je virus rastlina RNA, ki povzroča nastanek rjave lise na listih rastline njuhanje in drugih pridelkov gospodarskega interesa, kot so paradižnik in druge Solanaceae.

Njegovo ime izhaja iz vzorca pik, ki jih povzroča na okuženih rastlinah, kar je opisano kot "mozaik". Gre za prvi virus, ki so ga v naravi prepoznali in opisali, dogodke, ki so se zgodili med poznimi 1800 in zgodnjimi 1900s, torej pred več kot stoletjem.

Elektronska mikrografija virusa tobačnega mozaika (Vir: Ni naveden avtomatsko berljiv avtor. Domneva Chb (na podlagi trditev o avtorskih pravicah).

Ocenjujejo, da so izgube tobaka zaradi virusa tobačnega mozaika približno 1%, saj se gojijo vse bolj odporne rastline. Vendar pa druge kulture, kot je na primer paradižnik, zaradi bolezni, ki jo povzroča TMV, utrpijo več kot 20% izgube.

Eden glavnih agronomskih težav, povezanih s tem virusom, je povezan z dejstvom, da lahko živi tudi takrat, ko rastlina, ki ga gosti, umre, poleg tega pa podpira visoke temperature, tako da se njegovo izločanje iz pridelka ali iz objektov oz. rastlinjak je precej zahteven.

Kljub temu se je virus tobačnega mozaika izkazal za zelo uporabnega kot:

- Simbolični in didaktični model za razkrivanje bistvenih značilnosti, ki opredeljujejo viruse

- prototip za raziskovanje biologije rastlin gostiteljskih zajedavcev, zlasti tobaka

- Orodje za preučevanje interakcij patogen-gostitelj in prometa s celicami

- Biotehnološko orodje za izražanje beljakovin farmacevtskega interesa za tobak.

Odkritje

Vir tobačnega mozaika je od svoje identifikacije imel transcendentalno vlogo pri vzpostavljanju področja virologije, saj je bil prvi virus identificiran in opisan v zgodovini.

Vse se je začelo leta 1879, ko se je nemški kmetijski kemik Adolf Meyer posvetil preučevanju nekaterih bolezni, ki so vplivale na tobak.

Ta znanstvenik je dokazal, da se bolezen, ki je povzročila pojav madežev na listih tobaka, lahko prenaša z obolele rastline na zdravo, in sicer samo tako, da liste slednje podrgnemo z izvlečkom prvega.

Meyer je to poimenoval "mozaična bolezen tobaka" in sprva namigoval, da je etiološko sredstvo (tisto, ki ga je proizvajalo) bakterijskega izvora, čeprav ga ni mogel izolirati ali ga eksperimentalno gojiti in vitro.

Struktura virusa tobačnega mozaika. 1) Enoverižna RNA, 2) Kapsomer ali protomer, podenota kapsidnega CP proteina in 3) Kapsidna struktura (Vir: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/) 3.0) prek Wikimedia Commons)

Odkritje prvega virusa

Zasluga za odkritje virusnih delcev gre za Dmitrija Ivanovskega, ruskega mikrobiologa, ki je med letoma 1887 in 1890 raziskal bolezen tobačnega mozaika in ugotovil, da je povzročitelj bolezni tako majhen, da bi lahko prešel skozi drobne pore iz porcelanskega filtra, kjer bakterije niso mogle preiti.

Ivanovski je s tem dogodkom ugotovil, da je bolezen posledica "filtrabilnega virusa", pri čemer je izraz "virus" iz latinske besede vzel za "strup".

Kasneje je leta 1895 delo Ivanovskega potrdil Nizozemec Willem Beijerinck, ki je pokazal serijski prenos virusa (od rastline do rastline) z uporabo filtrirane sok obolelih rastlin.

Beijerinckovo delo je služilo tudi kot dokaz, da ni šlo le za kemični toksin, temveč za živo sredstvo, ki se je sposobno samo-razmnoževati.

Med leti 1927 in 1931 sta dva znanstvenika z inštituta Boyce Thompson iz Filadelfije, Vinson in Petri koncentrirala virus z oborino z uporabo metod za čiščenje beljakovin.

Kasneje, leta 1935, je Stanley očistil virus in uspel kristalizirati visoko aktivne in nalezljive igle v obliki delcev, kar je označilo dogodek brez primere, v katerem bi se lahko v kristalnem stanju pojavilo "živo" bitje.

Leta kasneje je bilo s sodelovanjem in delom številnih znanstvenikov ugotovljeno, da je tobačni mozaični virus enopasovni RNA virus, z nitasti videz ali morfologijo.

značilnosti

- Gre za enopasovni RNA virus, katerega virioni ali virusni delci so v obliki palice

- Njegov genom, kot tudi večina virusov, je zaščiten s proteinsko prevleko

- Pripada družini Virgaviridae in rodu Tobamovirus

- Okuži tobačne rastline in tudi nekatere sorodne rastline, zlasti nočne vejice (krompir, paradižnik, jajčevci itd.) In doda več kot 200 možnih gostiteljev

- Je izjemno stabilen in lahko dolgo časa ostane na različnih površinah

- V okuženih rastlinah se ta virus kopiči v precej visokih titrih

- Simptomi, ki jih povzroča pri obolelih rastlinah, so opazni in jih je enostavno prepoznati

Struktura

Vir tobačnega mozaika je, kot rečeno, virus z eno verigo (enojnim) RNA, katerega virusni delci so v obliki palice.

Splošna shema strukture virusa tobačnega mozaika, TMV (Vir: TMV_Structure.png: Graham Colm Talk. Prvotni nalagalnik je bil GrahamColm na angleški Wikipedia. Izvedbeno delo: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0) prek Wikimedia Commons)

Proteinski pokrov

Karakteristično strukturo vsakega virusnega delca poda beljakovinski plašč, ki ga tvori desna vijačnica podenot proteina, znanega kot "protein protein".

Ta ovojnica ima približno 2.130 beljakovinskih podenot, kar pomeni, da je virusni delček povprečne dolžine 300 nm, premera 18 nm in votlega središča 2 nm v polmeru, kjer genom zaseda polmer 4 nm.

Pogled od zgoraj na beljakovinski plašč TMV (Vir: Avtorji nalaganja: Stubbs, G., Pattanayek, R., Namba, K .; avtor vizualizacije: Uporabnik: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0) prek Wikimedia Commons)

Genom

Genska RNA se zasuti med zaporednimi zavoji vijačnice, ki sestavljajo ovojnico, tako da v vsako beljakovinsko podenoto združi tri svoje nukleotide in tako ostane popolnoma prekrita z beljakovinami.

Ta genom je dolg 6 395 nukleotidov in ima obrnjen 7-metil-gvanozinski "pokrov", pritrjen na njegov 5 'konec preko trifosfatne vezi.

Informacije, kodirane v genomu TMV, ustrezajo 4 genom, ki kodirajo 4 različne izdelke:

- Dva proteina, povezana z replikacijo, ena z 126 kDa in druga z 183 kDa, neposredno prevedena iz virusa RNA

- premični protein (MP, iz angleščine Movement Protein) in strukturni ali plaščni protein (CP, iz angleškega Coat Protein), ki sta prevedena iz "subgenomske" RNA

Uspešna okužba s TMV vključuje sodelovanje teh štirih večnamenskih izdelkov z mnogimi celičnimi sestavinami gostiteljske rastline, zlasti s celično membrano in citoskeletom.

Podvajanje

Za razumevanje mehanizma replikacije TMV je treba razumeti nekatere vidike okužbe s tem virusom.

Začetna okužba

TMV v rastlino vstopi le skozi mehanske rane, ki začasno "odprejo" plazemsko membrano ali povzročijo pojav pinocitoze.

Do okužbe lahko pride zaradi ran, ki nastanejo pri ravnanju z okuženimi rokami in z okuženimi obrezovalnimi instrumenti itd., Vendar jih žuželke redko prenašajo.

Ko virusi v citosolu razstavijo in sprostijo svojo genomsko RNA, ki jo celica prepozna kot lastno RNA in jo v ta namen prevedejo specializirani citosolni encimi.

Za ta postopek je izrednega pomena metil gvanozin »pokrov« genske RNA TMV, saj uspe »zaobiti« sistem za nadzor celice in spodbujati njegovo interakcijo z drugimi celičnimi komponentami.

Število sestavljenih virusnih delcev se hitro poveča in ti lahko zapustijo okuženo celico in okužijo druge sosednje celice s plazmodesmati, ki so "kanali", ki povezujejo citosol celice s celico celic, ki ga obdajajo.

Sčasoma virusni delci dosežejo rastlinski translokacijski sistem, to je ksilem in floem in se tako razpršijo po celotni rastlini.

Kako poteka postopek podvajanja?

Virus tobačnega mozaika uporablja svoj genom kot predlogo za sintezo negativnih komplementarnih pramenov, ki služijo kot predloga za sintezo velikega števila pozitivnih niti.

Te predloge se uporabljajo tudi za sintezo "subgenomskih" messengerskih RNA, ki vsebujejo odprte okvire za branje proteinov MP in CP.

Dva replikacijsko povezana proteina, ki sta kodirana v TMV genomsko RNA, imata metil-transferaza, helikaza in RNA-odvisna domena RNA polimeraze.

Zdi se, da se razmnoževanje pojavlja v kompleksu, ki je povezan z membrano endoplazemskega retikuluma, ki vsebuje te beljakovine, gibalni protein (MP), virusno RNA in druge rastlinske gostiteljske beljakovine.

Simptomi

Simptomi virusa tobačnega mozaika se med posameznimi vrstami rastlin zelo razlikujejo. Z drugimi besedami, precej so odvisne od vrste rastline gostiteljice in nadalje od seva virusa, genetskega "ozadja" rastline in okoljskih razmer, kjer jih najdemo.

Fotografija listov tobačne rastline, okužene s TMV (Vir: RJ Reynolds Tobacco Company Slide Set / Public domain, via Wikimedia Commons)

Simptomi se ponavadi pojavijo približno 10 dni po začetni okužbi in so:

- Videz rjavih ali rumenkastih lis na mozaičnem matronu na listnih listih

- Nekroza

- Zastojna rast

- Listni curl

- porumenelost tkiv

- Nizek pridelek sadja in enakomeren videz poškodovanih in deformiranih plodov

- zamuda pri zorenju plodov

- Barva plodov ni enotna (zlasti pri paradižniku)

Reference

1. Butler, PJG (1999). Samo sestavljanje virusa tobačnega mozaika: vloga vmesnega agregata pri ustvarjanju specifičnosti in hitrosti. Filozofski posli Londonskega kraljevega združenja. Series B: Biological Sciences, 354 (1383), 537–550.
2. Liu, C., Nelson, RS (2013). Celična biologija razmnoževanja in gibanja virusa tobačnega mozaika. Meje v rastlinski znanosti, 4, 12.
3. Mphuthi, P. (2017). Tobačni mozaik virus simptomi, prenos in upravljanje. Kmečki tednik, 2017 (17014), 60–61.
4. Rifkind, D., & Freeman, G. (2005). Odkritja o nalezljivih boleznih so dobila Nobelova nagrada. Elsevier.
5. Scholthof, KBG (2000). Lekcije v patologiji rastlin: virus tobačnega mozaika. Rastlinsko zdravje instr.
6. Scholthof, KBG (2004). Virus tobačnega mozaika: modelni sistem za biologijo rastlin. Annu Rev. Phytopathol., 42, 13–34.