Determinanty virulence u potyvirů – Eliška VLČKOVÁ

Anotace:

Ve své práci jsem se zaměřila na charakterizaci nejvýznamnější čeledi rostlinných virů, čeledi Potyviridae, a jejího modelového zástupce, viru semenem přenosné mozaiky hrachu. Čeleď zahrnuje 146 druhů virů, které způsobují až 30% chorob kulturních plodin. Studium jejich genomu a pochopení mechanismu interakce s hostitelskými rostlinami je tedy velmi důležité pro porozumění patosystému a úspěšnou ochranu rostlin. Poznatky z interakce jednotlivých proteinů s hostitelskou rostlinou ukazují, že mutace jediné aminokyseliny v konzervativní oblasti příslušného cistronu může způsobit změnu biologických vlastnosti viru, jako jsou virulence a hostitelská specifita. Genom potyvirů kóduje 11 proteinů - P1, HC-Pro, P3, 6K1, CI, 6K2, NIa-VPg, NIa-Pro, NIb, PIPO a CP. Většina z těchto proteinů je označována za determinanty virulence, zapojují se v úspěšné infekci, replikaci a šíření viru v rostlině. Za nejdůležitější faktory jsou považovány proteiny VPg, P1, HC-Pro, CP a PIPO. P1 protein má vliv na množení viru v buňce a na jejich infekčnost. HC-Pro je multifunkční protein, účastní se mnoha procesů: potlačuje RNA interferenci, má roli v systémovém pohybu viru v rostlině, je důležitý pro přenos viru mšicemi a semeny. CP protein obaluje viriony a je nezbytný pro přenos pomocí vektorů. Mutace v centrální oblasti CP mají za následek vznik nefunkčních virionů. VPg protein se váže na virovou mRNA a nahrazuje tím strukturu zvanou methyl-guanosinová čepička. Díky tomu specificky interaguje s rostlinným faktorem eIF4E, což je nutné pro zahájení translace mRNA. V experimentální části práce jsem analyzovala 29 rekombinantní inbrední linie hrachu setého (PRIL), zaměřila jsem se na detekci polymorfismu intronu 3 genu eIF4E, který umožňuje detekci vnímavosti/rezistence k infekci virem PSbMV. Pomocí PCR reakce byl za použití primerů intron-3 750/586gR a intron-3 750/1335 amplifikován úsek intronu 3 genu eIF4E a detekován délkový polymorfismus této oblasti, který umožnil identifikaci senzitivního nebo rezistentního genotypu rostlin. Vnímavost rostlin k viru byla ověřena biologickým testem, izolát PSbMV viru PSbMV117CZ byl mechanicky inokulován a přítomnost viru byla následně prokázána DAS-ELISA testem. Byla potvrzena spolehlivost genotypizace na základě délkového polymorfismu intronu 3 s použitím zvolených primerů. Byly identifikovány dvě RILs linie, u nichž se fenotyp neshodoval s detekovaným genotypem. U rostlin těchto linií pravděpodobně došlo k rekombinacím nebo bodovým mutacím, které vedly ke změněné vnímavosti vůči viru. …víceméně

Abstract:

The theoretical part of my bachelor theses was focused on characterization of family Potyviridae, which is the most important family of plant viruses, and its member Pea seed-borne mosaic virus. Family Potyviridae includes 146 genuses whose cause 30 % crops diseases. Study of their genomes and understanding of mechanism of virus interaction within the host plants is thus very important for understanding the phatosystem and successful plant protection. Findings about viral proteins host plant interaction show that mutation of single amino acid in conservative region of appropriate cistron can cause change of virus biology such as virulence and host specificity. Genome of potyviruses codes 11 proteins: P1, HC-Pro, P3, 6K1, CI, 6K2, NIa-VPg, NIa-Pro, NIb, PIPO a CP. Most of these proteins are considered as virulence determinants, they participate in successful infection, replication and spreading of virus in plant. The most important factors are VPg, P1, HC-Pro, CP a PIPO. P1 protein influences virus replication in host cell and its infectivity. HC-Pro is multifunctional protein which is involved in suppression of RNA interference, plays role in systemic movement of virus in plant, and it is also important in seeds and aphids transmission. CP protein is necessary in virions formation and it is involved in virus transmission by vectors. Mutations in central region of CP protein lead to formation of unfunctional virions. VPg protein binds on virus mRNA and replace methyl-guanosin cap at 5´ end of mRNA. It is allowing to specifically interact with eIF4E, plant factor that is necessary for initiation translation of mRNA. In experimental part of my work I had analyzed 29 recombinant inbreed lines of pea (PRILs). I was focused on detection of polymorfism in intron3 of gene eIF4E, which enable detection of pea plant susceptibility/resistance to PSbMV infection. Using the PCR amplification with primers combination intron-3 750/586gR and intron-3 750/1335 the segment of intron3 gene eIF4E was amplified and length polymorfism of this region was detected, which enabled to discriminate sensitive and resistant genotype of plants. The plants sensitivity was checked by biological testing, the plants were inoculated by the PSbMV isolate PSbMV117CZ, the virus presence was detected by DAS-ELISA test. Within material, two RILs lines with the different phenotype and genotype were identified. The changed biological characteristics could be caused by the recombination or by single mutation event. …víceméně