Kartoffelblattrollvirus -Potato leafroll virus
| Kartoffelblattrollvirus | |
|---|---|
|
|
| Eine Kartoffelpflanze, die mit dem Kartoffelblattrollvirus infiziert ist | |
Virusklassifizierung 
|
|
| (ohne Rang): | Virus |
| Bereich : | Riboviria |
| Königreich: | Orthornaviren |
| Stamm: | Pisuviricota |
| Klasse: | Pisoniviricetes |
| Befehl: | Sobelivirales |
| Familie: | Solemoviridae |
| Gattung: | Polerovirus |
| Spezies: |
Kartoffelblattrollvirus
|
Das Kartoffelblattrollvirus (PLRV) ist ein Mitglied der Gattung Polerovirus und der Familie Solemoviridae . Das Phloem-Limited- Positive-Sense- RNA-Virus infiziert Kartoffeln und andere Mitglieder der Familie der Nachtschattengewächse. PLRV wurde erstmals von Quanjer et al. im Jahr 1916. PLRV wird durch Blattläuse übertragen, hauptsächlich die Grüne Pfirsichblattlaus, Myzus persicae . PLRV ist eines der wichtigsten Kartoffelviren weltweit, aber besonders verheerend in Ländern mit begrenzten Ressourcen und begrenztem Management. Sie kann für einzelne Pflanzen-Ertragsverluste von über 50 % verantwortlich sein. Einer Schätzung zufolge ist PLRV für einen jährlichen weltweiten Ertragsverlust von 20 Millionen Tonnen verantwortlich. Zu den Symptomen gehören Chlorose , Nekrose und Blattkräuselung.
Gastgeber und Symptome
PLRV infiziert Mitglieder der Familie Solanaceae . Der wirtschaftlich bedeutendste Wirt ist die Kartoffel, Solanum tuberosum spp. Bei Kartoffeln treten Symptome einer Primärinfektion, einer Infektion in der Vegetationsperiode, in den jüngsten Blättern auf. Die Blattränder werden nekrotisch, färben sich braun und violett und kräuseln sich zur Blattmitte nach innen. Eine Sekundärinfektion, die von infizierten Kartoffelkeulen ausgeht, führt zu schwerwiegenderen Symptomen. Das Blattrollen ist deutlicher und das gesamte Blatt kann chlorotisch werden und manchmal auch eine violette Verfärbung aufweisen. Nach Einsetzen der Symptome wird eine Nekrose des Phloemgewebes insbesondere im Kraut beobachtet. Mit PLRV infizierte Pflanzen erfahren ein verkümmertes Wachstum und produzieren kleinere Knollen. Infizierte Knollen behalten ihre normale Form, erleiden jedoch eine Nekrose des Gefäßgewebes. Eine Nekrose der Knolle ist bei der Ernte möglicherweise nicht sichtbar und kann sich bei der Lagerung entwickeln. Dies erscheint normalerweise als kleine braune Flecken, die über das Gewebe verstreut sind. Die Nettonekrose der Kartoffel ist das Ergebnis einer Infektion mit dem Kartoffelblattrollenvirus (PLRV). Dieses Symptom wird durch den selektiven Tod und die Schädigung von Zellen im Gefäßgewebe der Knolle verursacht. Die Tatsache, dass nur bestimmte Zellen innerhalb der Knolle von diesem Problem betroffen sind, während andere normal bleiben, verursacht das charakteristische Nettosymptom. Eine Infektion durch das Virus kann direkt die Schädigung und den Tod des Gefäßgewebes verursachen, oder das Vorhandensein des Virus kann diese empfindlichen Gewebe anfälliger für Schäden durch andere Belastungen machen. Es besteht eine starke Ähnlichkeit zwischen der PLRV-Nettonekrose und einem anderen Knollendefekt, der als Stammendverfärbung (SED) bekannt ist. Im Gegensatz zu PLRV wird SED als eine physiologische Störung angesehen.
Das Virus selbst ist ein extrem kleines, fast kugelförmiges Partikel mit einem Durchmesser von 25 Nanometern. Es kann von mehreren Blattlausarten verbreitet werden, die Kartoffeln besiedeln, wobei die grüne Pfirsichblattlaus die effizienteste ist. Der Insektenvektor ist für die Verbreitung unbedingt erforderlich, da eine mechanische Übertragung, wie sie beim Reiben der Blätter einer infizierten Pflanze an einer gesunden auftritt, bei PLRV nicht stattfindet. Der Infektionsprozess ist bei diesem Virus eigentlich ziemlich kompliziert. Zuerst muss die Blattlaus das Virus erwerben, indem sie sich von einer PLRV-infizierten Pflanze ernährt. Dann muss das Virus aus dem Darm der Blattlaus durch das Kreislaufsystem zirkulieren, bis es schließlich in die Speicheldrüsen gelangt, aus denen es ausgeschieden werden kann, wenn sich die Blattlaus von gesunden Pflanzen ernährt. Erst danach kann die Blattlaus das Virus verbreiten. Diese Abfolge von Ereignissen kann 24 Stunden dauern. oder mehr auftreten. Leider bleibt eine Blattlaus, wenn sie einmal infiziert ist, dies für den Rest ihres Lebens. Die Verbreitung des Virus zwischen Pflanzen innerhalb eines Feldes und zwischen Feldern kann durch die geflügelten Formen der Blattlaus erfolgen, aber die meiste Verbreitung innerhalb eines Feldes, insbesondere von infizierten Pflanzen zu nahegelegenen, gesunden, wird durch die flügellosen Formen erreicht.
Saatgutzertifizierungsprogramme erlauben nur einen sehr geringen PLRV-Wert in zertifiziertem Saatgut. In Idaho zum Beispiel beträgt die zulässige PLRV-Menge bei der zweiten Feldinspektion nur 0,05 % für G4-Saatgut, 0,01 % für G3 und G2 und überhaupt keine für Nuklear- und G1-Saatgut. Sehr geringe Prozentsätze von PLRV in Pflanzkartoffeln stellen normalerweise kein Risiko für den kommerziellen Erzeuger dar. Jedoch können selbst sehr kleine Virusanteile ein Problem darstellen, wenn grüne Pfirsichblattläuse sehr früh und reichlich auftreten. In für Insekten sehr günstigen Jahren, wie in der Saison 1996, kann die Blattlauspopulation so groß werden, dass selbst ein sehr geringer Prozentsatz an PLRV-infiziertem Saatgut zu einer ausreichenden Ausbreitung führen könnte, um ein Problem zu verursachen, denn wenn die Blattlauspopulation zunimmt, so erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass sie auf eine infizierte Pflanze stoßen. Die Bekämpfung von Blattläusen durch Insektizidapplikation ist die einzige Möglichkeit, dieses Problem in für Blattläuse sehr günstigen Produktionsjahren zu bewältigen.
Eine durch Samen übertragene Infektion führt im Allgemeinen zu kleinen, verkümmerten, stark beeinträchtigten Pflanzen, die einen verringerten Ertrag sowohl in Bezug auf die Knollenzahl als auch die Knollengröße aufweisen. Große Knollen, die das typische Netto-Nekrose-Symptom zeigen, können durchaus das Ergebnis einer Infektion der aktuellen Saison sein.
PLRV infiziert andere Wirte, einschließlich Mondblume, Datura stramonium, die intervenöse Nekrose und Nachtschatten verursacht, Solanum villosum, die Chlorose, Blattroll und ledrige Textur der Blätter verursacht. Schalentomate, Physalis floridana Symptome sind Chlorose, Rollen der Blätter und Wachstumshemmung. PLRV infiziert viele andere Pflanzen der Familie Solanacea und kann auch einige Nicht-Solanaceen infizieren.
Aufgrund der breiten Palette von Symptomen, die bei verschiedenen Wirten auftreten, muss die Diagnose von PLRV basierend auf der infizierten Spezies erfolgen. Bei Kartoffeln wird PLRV durch Verkümmerung und Blattroll diagnostiziert. Die Diagnose anderer zuvor erwähnter Arten erfolgt durch die oben genannten Symptome. PLRV kann vor Ort mit PLRV AgriStrip-magnetisch nachgewiesen werden. Dieser Lateral-Flow-Test verwendet Mikrokügelchen, die mit einem für PLRV spezifischen Antikörper beschichtet sind. Mit einem starken Magneten werden Viruspartikel vom Pflanzengewebe getrennt. Der PLRV AgriStrip-magnetic kann niedrige Titer erkennen, die bisher für traditionelle Lateral-Flow-Tests als zu niedrig galten.
Krankheitszyklus
PLRV kann durch das Pflanzen von infizierten Samen oder durch Insektenvektoren in Kartoffeln eingeführt werden . Die Grüne Pfirsichblattlaus ( Myzus persicae ) ist der primäre Vektor des PLRV. Blattläuse erwerben das Virus, indem sie sich von infizierten Pflanzen ernähren. Die infizierte Phloem wird durch die Blattlaus aufgenommen Stilett in das Verdauungssystem. Das Virus durchquert dann die Darmmembran und dringt in das Hämocoel ein, wo es dann die Membran in die Speicheldrüsen passieren kann. Dieser Vorgang dauert mehrere Stunden. Danach überträgt die Blattlaus das Virus für die verbleibende Lebensdauer weiter. Dieser Vorgang wird als persistente Übertragung bezeichnet. In gemäßigten Regionen kann die Grüne Pfirsichblattlaus den Winter über überleben, indem sie Eier in verholzende Arten der Gattung Prunus legt . Die Eier schlüpfen im zeitigen Frühjahr, und Blattläuse im frühen Stadium ernähren sich bis zum Sommer von Baumfäden, wenn sie zu bevorzugteren krautigen Wirten wechseln, einschließlich landwirtschaftlicher Nutzpflanzen. Während dieser Zeit kann die Grüne Pfirsichblattlaus das in Unkräutern der Familie Solanaceae vorhandene PLRV auf Kartoffeln und andere Kulturpflanzen übertragen. Mit PLRV infizierte Kartoffelpflanzen produzieren infizierte Knollen. Wenn infizierte Knollen gepflanzt werden, führen sie zu infizierten Pflanzen. Blattläuse können PLRV auch auf gelagerte Knollen übertragen, insbesondere nach dem Keimen. Geflügelte Blattläuse können von Windströmungen mehrere hundert Kilometer weit getragen werden, was eine weit verbreitete Infektion ermöglicht.
Umfeld
Da PLRV durch Blattlausvektoren übertragen wird, kommt es häufiger in Umgebungen vor, die der Blattlausentwicklung förderlich sind. Warme, feuchte Bedingungen werden bevorzugt, aber Blattläuse können in einer Reihe von Klimazonen gedeihen, solange es nicht zu heiß und trocken ist, da ihr weicher Körper sie anfällig für Austrocknung macht . In den Tropen gibt es das ganze Jahr über Blattläuse, aber die Effizienz der PLRV-Übertragung nimmt bei Temperaturen über 26 Grad Celsius ab. Die optimalen Temperaturen für die Grüne Pfirsichblattlaus liegen zwischen 13 und 19 Grad Celsius.
Bedeutung
PLRV ist eine wirtschaftlich bedeutende Krankheit, da sie zu Ertragsverlusten führen kann. Zusammen mit anderen von Blattläusen übertragenen Viren verursacht PLRV einen jährlichen Kartoffelverlust in den USA von 100 Millionen Dollar. Mit dem Virus infizierte Pflanzen produzieren nur kleine bis mittelgroße Knollen, die auf dem Markt nicht bevorzugt werden. Wenn Pflanzen aus infizierten Knollen gezogen werden, kann der Ertrag um 33-50% reduziert werden. Da Kartoffeln durch Anpflanzen der in der Vorsaison produzierten Knollen produziert werden, ist PLRV besonders problematisch bei der Pflanzkartoffelproduktion. Das Anpflanzen von infizierten Knollen wird keine Kartoffeln von akzeptabler Marktqualität liefern und kann einen erheblichen Verlust verursachen. Somit liegt jede Infektionsmenge über der wirtschaftlichen Schwelle. In den Vereinigten Staaten ist die Kartoffelindustrie eine wichtige Einnahmequelle, wobei die stärksten produzierenden Staaten im Jahr 2009 Idaho (735.250.000 USD), Washington (627.995.000 USD) und Wisconsin (246.330.000 USD) waren.
Management
Da PLRV permanent übertragen wird, erleichtert dies die Kontrolle. Studien haben gezeigt, dass es mindestens zwölf Stunden dauert, bis das Virus von einer Blattlaus übertragen wird. Daher kann PLRV durch Reduzierung der Blattlauspopulationen effektiv kontrolliert werden. Systemische und Blatt Insektizide können Blattlaus Fütterung zu verhindern , verwendet werden. Da die Übertragung des Virus durch Blattläuse mehrere Stunden dauert, werden systemische Insektizide eingesetzt und die Blattlaus stirbt, bevor sie das Virus übertragen kann. Blattpestizide werden verwendet, wenn die Besiedelung der Blattlauspopulationen zu hoch wird und sind als Knockdown-Methode nützlich, um Blattlauspopulationen schnell zu reduzieren. Imidacloprid , Methamidophos und Endosulfan werden häufig bei der Blattlausbekämpfung eingesetzt. Eine Studie ergab, dass Ethyl-Methyl-Parathion-Pestizide bei der Bekämpfung der grünen Pfirsichblattlaus bei niedrigeren Temperaturen weniger wirksam sind. Bei 25 Grad Celsius lag die Blattlausmortalität bei 95 %. Bei 17 Grad Celsius lag die Sterblichkeit bei 90 %, bei 10 Grad Celsius bei 80 % und bei 7 Grad Celsius bei 67 %. Dies deutet darauf hin, dass einige chemische Kontrollen bei höheren Temperaturen wirksamer sind. Andere Managementstrategien umfassen Hygiene und Saatgutzertifizierung. Das Reinigen von freiwilligen Knollen von einem Feld reduziert alle Reservoirs, die möglicherweise bestehen bleiben. Saatgutzertifizierungsprogramme testen Saatgutpartien mit ELISA zum Nachweis mehrerer Kartoffelviren. Die Saatgutpartien können dann nach dem Ausmaß der Infektion bewertet werden. Hochinfizierte Saatgutpartien werden zurückgewiesen und in der nächsten Saison nicht verwendet.