Исследование проливает свет на взаимодействие смешанных вирусов у растений

от

Подобно людям, растения могут быть заражены более чем одним вирусом одновременно, что открывает путь к более серьёзным инфекциям и новым вариантам заболеваний. Однако эти смешанные инфекции часто изучены недостаточно и плохо изучены.

Новое исследование, проведённое учёными из Пенсильванского государственного университета, изучило, что происходит, когда два распространённых вируса — пятнистость томатов, вызываемая ортотосповирусом (TSWV) и некротическое пятно импатиенса, вызываемое ортотосповирусом (INSV) — заражают одно и то же растение.

Исследование, опубликованное в журнале Viruses, показало, что, когда растения были инфицированы обоими вирусами, уровни TSWV были намного ниже, чем когда растения были инфицированы только TSWV. Эти уровни также были ниже, чем INSV в растениях со смешанной инфекцией, что указывает на антагонистические отношения между двумя вирусами.

Профессор вирусологии растений в Колледже сельскохозяйственных наук Кристина Роза сказала, что, хотя результаты предварительные, они помогают лучше понять эти вирусы, что может привести к улучшению контроля заболеваний в будущем.

«Наше исследование — первое, в котором изучены такие смешанные инфекции. Знания, полученные здесь, могут в конечном итоге быть использованы для борьбы с вирусами растений, передаваемыми векторами, если идентифицированные в этом исследовании пути растений можно будет использовать для контроля заболеваний у растений. Теоретически такой подход может привести к экономической выгоде для производителей», — сказала она.

Хотя TSWV и INSV исторически считались одним и тем же видом, Роза сказала, что теперь они считаются отдельными вирусами. Однако у них есть сходства на геномном и экологическом уровне. Они оба заражают широкий спектр растений, вызывают такие симптомы, как некроз, и в основном распространяются крошечными насекомыми, называемыми трипсами.

Трипсы питаются, прокалывая растение и высасывая его внутренние жидкости, часто вызывая видимые повреждения и распространение болезней.

Два вируса также существуют в пересекающихся частях мира, что теоретически делает смешанные инфекции в растениях распространёнными. Роза сказала, что такие смешанные инфекции важны, потому что каждый раз, когда растение заражается двумя вирусами одновременно, это увеличивает риск обмена генетическими сегментами между вирусами и создания новых рекомбинантных вирусов.

Тем не менее, рекомбинации TSWV и INSV не были обнаружены, что, по словам Розы, может быть связано с несколькими причинами.

Предыдущее исследование в лаборатории Розы показало, что трипсы не только могут определить, какими вирусами заражено растение, но и предпочитают откладывать яйца на растениях, инфицированных как TSWV, так и INSV. Но даже несмотря на то, что трипсы первого возраста растут, приобретая оба этих вируса, они не передают их одинаково, когда становятся старше — трипсы предпочитают один вирус другому.

Поскольку трипсы являются основным переносчиком вирусов, Роза сказала, что это может быть одной из причин, по которой рекомбинации не были обнаружены, потому что, хотя оба вируса могут заразить трипсов одновременно, насекомые передают только один из них новым растениям. Другой причиной, по её словам, может быть то, как вирусы влияют друг на друга в растении-хозяине.

«Когда два микроба заражают один и тот же организм, возможны два исхода: они либо помогают, либо вредят друг другу», — сказала Роза. «Это важно для результата инфекции, потому что если вирусы имеют синергетическое взаимодействие, вы увидите более тяжёлое заболевание. Но если они антагонистичны, один вирус может снизить приспособленность другого, и вы можете наблюдать снижение тяжести заболевания».

Изучив взаимодействие вирусов у трипсов, Роза и её соавторы решили изучить, как они ведут себя в растениях, и выяснить, является ли результат коинфекции результатом прямого взаимодействия вирус-вирус или косвенно через растение.

Команда заразила три группы растений Nicotiana benthamiana (или растений-бенти) — близкого родственника табака — различными комбинациями вирусов в разное время: одну группу — TSWV, одну — INSV и одну — обоими, синхронно и последовательно.

Затем команда смогла измерить различное количество вирусов в растениях и сравнить одиночные и смешанные инфекции. Они также выполнили анализ с использованием секвенирования малых РНК — лабораторного метода, используемого для чтения и измерения всех молекул РНК в образце, чтобы увидеть, какие гены активны, что помогает исследователям лучше понять молекулы, которые несут инструкции от ДНК к клеткам растений для производства белков.

После анализа данных исследователи обнаружили, что количество растений со смешанной инфекцией было ниже, чем количество растений, инфицированных одним вирусом. Количество TSWV в растениях со смешанной инфекцией также было ниже, чем в растениях только с одним из вирусов.

В совокупности, по словам Розы, это указывает на антагонистические отношения между вирусами, при этом INSV предпочтительнее для растения.

«Когда мы посмотрели на секвенирование малых РНК, мы обнаружили, что уровни малых РНК INSV были одинаковыми как при одиночной, так и при смешанной инфекции», — сказала она. «Таким образом, INSV, по-видимому, обрабатывается одинаково во время двух типов инфекций, в то время как TSWV обрабатывается по-разному. По сути, у нас гораздо более низкий уровень малых РНК TSWV в смешанных инфекциях по сравнению с одиночными инфекциями».

Роза сказала, что исследовательская группа также изучила профили микро РНК в различных инфекциях и обнаружила, что профили INSV были схожими как при одиночной, так и при смешанной инфекции, в то время как профили TSWV были разными, что указывает на то, что TSWV обрабатывается иначе, чем INSV.

В будущем, по словам исследователей, дополнительные исследования могут помочь выявить механизмы, лежащие в основе этих взаимодействий.

Предоставлено Пенсильванским государственным университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте