植物病毒的世界:好的、壞的和美麗的

植物病毒的世界:好的、壞的和美麗的

一個不幸的巧合,在2020年的國際植物健康年(IYPH)期間,Covid-19全球疫情向全世界表明,采取預防措施對于確保各國免受毀滅性人類疾病的傳入和傳播至關重要。Covid-19大流行試驗表明,預防比治療好得多,這適用于人類、動物的健康,或許也適用于植物。在本期雜志中,FCI邀請了佛蘭德農業、漁業和食品研究所(ILVO)提供關于如何規劃病毒工作的詳細信息。

幾個月來,關于冠狀病毒如何在人類之間輕松傳播的信息充斥著我們。由SARS-CoV-2病毒引起的Covid-19目前在全球造成的巨大和毀滅性的影響震驚了我們所有人。許多人都在想,這種病毒是如何從亞洲的蝙蝠種群中跳出來,然后成功入侵我們的呼吸系統的?植物病毒會發生這種情況嗎?我們有可能被他們感染嗎?

這些問題的答案很簡單明了:不!攝入植物病毒不會使我們生病。這是一個非常好的消息,因為每次我們吃蔬菜或水果時,我們都會吃掉成千上萬的這種病毒。

為什么植物病毒對人類無害?

植物病毒由一個很小的基因組組成,通常只由一層蛋白質包裹。它們非常特殊,需要植物細胞來生存和繁殖。其中一些病毒非常挑剔,只能存在于極少數的寄主植物中。一個例子是番茄褐色皺紋果病毒(ToBRFV)。迄今為止,只有茄科植物(包括番茄、甜椒和茄子等)顯示出脆弱性。除在茄科植物上觀察到,煙草和黑燈草等雜草中也有繁殖和系統傳播,該病毒的經濟損失主要影響番茄和(甜椒)辣椒。

植物病毒如何傳播?

植物病毒強烈依賴宿主繁殖和傳播。一旦受到感染,植物細胞就會變成小病毒工廠,幫助病毒復制其遺傳物質,并在制造小的蛋白質構建塊時包含病毒顆粒。在植物內部,病毒通過微小的通道進入其他細胞,甚至可以利用植物更大的篩管“韌皮部”移動到植物的其他部位。

但是病毒如何從一種植物傳播到另一種植物呢?當葉子相互摩擦時,許多植物病毒能夠從鄰近植物的細胞中侵入。如果發生微傷口,病毒可以利用它作為切入點。因為植物有強健的細胞壁,病毒需要利用受損的植物組織等部位入侵新植物。任何移動植物或破壞它們的東西,如風、衣服、機器、切割刀和其他設備,都會導致病毒傳播到周圍的植物上。像昆蟲、線蟲、螨蟲、鳥類以及真菌等動物,通常是將病毒從一個宿主帶到另一個宿主的載體。

在某些情況下,就像某些甲蟲,傳粉媒介和鳥類一樣,病毒被被動地攜帶到另一宿主中。然而,通常情況下,動物或真菌與病毒之間存在一種特定的相互作用,然后被稱為“載體”。除了媒介傳播外,相對較少的病毒通過花粉和種子傳播。另一個重要的傳播途徑是通過無性繁殖作物的插條、嫁接、鱗莖和塊莖。

討厭的小病原體

由于其造成的經濟損失,科學家們對植物病原病毒進行了廣泛的研究。它們可以導致植物生長的紊亂,表現為各種特定的和不太典型的癥狀,例如葉片變形、壞死區域、生長遲緩和環斑等等。然而,在大多數情況下,唯一可見的癥狀是葉片變黃,從輕微的斑點到嚴重的鑲嵌。通常,在受感染的寄主植物上不容易看到上述兩種或兩種以上癥狀的組合。即使是訓練有素的觀測者,在不依賴實驗室高度特定的分子診斷試驗的情況下,也極難鑒別出無癥狀作物中的特定病毒。一個例子是發生在蝴蝶蘭中的病毒。已知許多病毒會感染蘭花,但只有少數病毒會造成經濟風險。只有大花蕙蘭花葉病毒(CymMV)、齒舌蘭環斑病毒(ORSV)和較小程度的番茄斑點枯萎病毒(TSWV)和黃瓜花葉病毒(CMV)被認為是特別危險的。

大約10年前,一些蝴蝶蘭出現了褪綠環斑,其他類似病毒的癥狀引起了蘭花種植者的不安。該病被錯誤地稱為“臺灣病毒”,因為受感染的植物大多來自臺灣,與蝴蝶蘭已知的病毒問題無關。經過廣泛的研究,主要是辣椒黃化病毒(CaCV-Ph),一種以前只與辣椒和番茄的疾病有關的病毒,以及蝴蝶蘭褪綠斑點病毒(PhCSV),在某些情況下,甚至ORSV也可能與觀察到的各種癥狀有關。從那以后,有專門的測試被開發出來,定期檢測這組蘭花病毒,這些病毒已經對苗圃和花卉產業造成了重大影響。盡管我們經??梢詮牟《镜拿种型茢喑霾《疽鸬闹饕Y狀,但僅僅根據這些癥狀就確定是感染這些病毒引起是不容易的。除此之外,還經常會引入新病毒,這些新病毒是從其他地理區域引入并出現在新的宿主植物中。

并不是所有的病毒都有害

盡管人們對威脅我們作物的植物病原病毒高度關注,但許多植物病毒根本無害。某些病毒可以干擾特定寄主植物的健康發育,它們可能與相關或不相關的寄主植物和平共處,并且在植物的整個生命周期中通常不會產生任何癥狀。此外,至少在某些條件下,它們中的一些還可以是有益的,幫助植物應對干旱脅迫(見美國賓夕法尼亞州立大學Marilyn Roossinck研究小組的工作)。另一個“好病毒”的例子是三葉草隱匿病毒,它有助于調節寄主植物體內的氮含量。而有些病毒確實能引起癥狀,以一種非常美妙的方式——但病毒學家認為它們很棒!例如,病毒可能會導致花朵破裂(例如,被倫勃朗郁金香破壞性病毒感染的郁金香)?;蛉~片變紅(例如,感染了南迪那莖桿麻疹病毒的南天竹家養“火力”)?;蛉~脈變色(例如天竺葵“ Crocodile”,感染了靜脈萎黃病毒),甚至尖銳的花葉(例如Salvia splendens的“ Dancing Flame”)。所有這些病毒都培育出了有商業價值的品種。有些病毒會導致發育遲緩,可以在育種計劃中引入,以獲得更具吸引力的緊湊生長習性的植物。

如何管理植物病毒病

由于其中一些植物病毒對我們的商業作物構成持續的威脅,種植者和病毒學家保持高度警惕。植物病毒的世界是相當復雜的,它們與宿主的密切聯系使種植者幾乎不可能在感染植物后有效地控制病毒。一旦發現癥狀,必須清除受影響的植物。在早期階段,無論是在實驗室或現場進行檢測,甚至在癥狀顯現之前進行常規篩查,都是病毒管理的一個組成部分。

植物衛生研究所可以進行這些病毒檢測,例如位于佛蘭德斯農業、漁業和食品研究所(比利時梅爾貝克伊爾沃)的植物診斷中心。預防是控制病毒的重要途徑。這一行動意味著種植者應始終使用健康、經認證的繁殖材料(如有可能),并在整個生長季節對生產設施采取衛生措施。這一過程不僅防止病毒本身的引入,而且還防止已知的病毒載體進入作物。在感染昆蟲,線蟲或其他媒介物的情況下,一些治療性的控制策略,包括生物治療,有現成方案。

最后,植物本身做了出色的工作來幫助對抗這些小的攻擊者。在植物細胞內,一種有效的防御機制正在進行一場持續而持久的戰斗。幸運的是,大多數時候植物都贏了!

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