植物病毒的世界:好的、坏的和美丽的

植物病毒的世界:好的、坏的和美丽的

一个不幸的巧合,在2020年的国际植物健康年(IYPH)期间,Covid-19全球疫情向全世界表明,采取预防措施对于确保各国免受毁灭性人类疾病的传入和传播至关重要。Covid-19大流行试验表明,预防比治疗好得多,这适用于人类、动物的健康,或许也适用于植物。在本期杂志中,FCI邀请了佛兰德农业、渔业和食品研究所(ILVO)提供关于如何规划病毒工作的详细信息。

几个月来,关于冠状病毒如何在人类之间轻松传播的信息充斥着我们。由SARS-CoV-2病毒引起的Covid-19目前在全球造成的巨大和毁灭性的影响震惊了我们所有人。许多人都在想,这种病毒是如何从亚洲的蝙蝠种群中跳出来,然后成功入侵我们的呼吸系统的?植物病毒会发生这种情况吗?我们有可能被他们感染吗?

这些问题的答案很简单明了:不!摄入植物病毒不会使我们生病。这是一个非常好的消息,因为每次我们吃蔬菜或水果时,我们都会吃掉成千上万的这种病毒。

为什么植物病毒对人类无害?

植物病毒由一个很小的基因组组成,通常只由一层蛋白质包裹。它们非常特殊,需要植物细胞来生存和繁殖。其中一些病毒非常挑剔,只能存在于极少数的寄主植物中。一个例子是番茄褐色皱纹果病毒(ToBRFV)。迄今为止,只有茄科植物(包括番茄、甜椒和茄子等)显示出脆弱性。除在茄科植物上观察到,烟草和黑灯草等杂草中也有繁殖和系统传播,该病毒的经济损失主要影响番茄和(甜椒)辣椒。

植物病毒如何传播?

植物病毒强烈依赖宿主繁殖和传播。一旦受到感染,植物细胞就会变成小病毒工厂,帮助病毒复制其遗传物质,并在制造小的蛋白质构建块时包含病毒颗粒。在植物内部,病毒通过微小的通道进入其他细胞,甚至可以利用植物更大的筛管“韧皮部”移动到植物的其他部位。

但是病毒如何从一种植物传播到另一种植物呢?当叶子相互摩擦时,许多植物病毒能够从邻近植物的细胞中侵入。如果发生微伤口,病毒可以利用它作为切入点。因为植物有强健的细胞壁,病毒需要利用受损的植物组织等部位入侵新植物。任何移动植物或破坏它们的东西,如风、衣服、机器、切割刀和其他设备,都会导致病毒传播到周围的植物上。像昆虫、线虫、螨虫、鸟类以及真菌等动物,通常是将病毒从一个宿主带到另一个宿主的载体。

在某些情况下,就像某些甲虫,传粉媒介和鸟类一样,病毒被被动地携带到另一宿主中。然而,通常情况下,动物或真菌与病毒之间存在一种特定的相互作用,然后被称为“载体”。除了媒介传播外,相对较少的病毒通过花粉和种子传播。另一个重要的传播途径是通过无性繁殖作物的插条、嫁接、鳞茎和块茎。

讨厌的小病原体

由于其造成的经济损失,科学家们对植物病原病毒进行了广泛的研究。它们可以导致植物生长的紊乱,表现为各种特定的和不太典型的症状,例如叶片变形、坏死区域、生长迟缓和环斑等等。然而,在大多数情况下,唯一可见的症状是叶片变黄,从轻微的斑点到严重的镶嵌。通常,在受感染的寄主植物上不容易看到上述两种或两种以上症状的组合。即使是训练有素的观测者,在不依赖实验室高度特定的分子诊断试验的情况下,也极难鉴别出无症状作物中的特定病毒。一个例子是发生在蝴蝶兰中的病毒。已知许多病毒会感染兰花,但只有少数病毒会造成经济风险。只有大花蕙兰花叶病毒(CymMV)、齿舌兰环斑病毒(ORSV)和较小程度的番茄斑点枯萎病毒(TSWV)和黄瓜花叶病毒(CMV)被认为是特别危险的。

大约10年前,一些蝴蝶兰出现了褪绿环斑,其他类似病毒的症状引起了兰花种植者的不安。该病被错误地称为“台湾病毒”,因为受感染的植物大多来自台湾,与蝴蝶兰已知的病毒问题无关。经过广泛的研究,主要是辣椒黄化病毒(CaCV-Ph),一种以前只与辣椒和番茄的疾病有关的病毒,以及蝴蝶兰褪绿斑点病毒(PhCSV),在某些情况下,甚至ORSV也可能与观察到的各种症状有关。从那以后,有专门的测试被开发出来,定期检测这组兰花病毒,这些病毒已经对苗圃和花卉产业造成了重大影响。尽管我们经常可以从病毒的名字中推断出病毒引起的主要症状,但仅仅根据这些症状就确定是感染这些病毒引起是不容易的。除此之外,还经常会引入新病毒,这些新病毒是从其他地理区域引入并出现在新的宿主植物中。

并不是所有的病毒都有害

尽管人们对威胁我们作物的植物病原病毒高度关注,但许多植物病毒根本无害。某些病毒可以干扰特定寄主植物的健康发育,它们可能与相关或不相关的寄主植物和平共处,并且在植物的整个生命周期中通常不会产生任何症状。此外,至少在某些条件下,它们中的一些还可以是有益的,帮助植物应对干旱胁迫(见美国宾夕法尼亚州立大学Marilyn Roossinck研究小组的工作)。另一个“好病毒”的例子是三叶草隐匿病毒,它有助于调节寄主植物体内的氮含量。而有些病毒确实能引起症状,以一种非常美妙的方式——但病毒学家认为它们很棒!例如,病毒可能会导致花朵破裂(例如,被伦勃朗郁金香破坏性病毒感染的郁金香)。或叶片变红(例如,感染了南迪那茎杆麻疹病毒的南天竹家养“火力”)。或叶脉变色(例如天竺葵“ Crocodile”,感染了静脉萎黄病毒),甚至尖锐的花叶(例如Salvia splendens的“ Dancing Flame”)。所有这些病毒都培育出了有商业价值的品种。有些病毒会导致发育迟缓,可以在育种计划中引入,以获得更具吸引力的紧凑生长习性的植物。

如何管理植物病毒病

由于其中一些植物病毒对我们的商业作物构成持续的威胁,种植者和病毒学家保持高度警惕。植物病毒的世界是相当复杂的,它们与宿主的密切联系使种植者几乎不可能在感染植物后有效地控制病毒。一旦发现症状,必须清除受影响的植物。在早期阶段,无论是在实验室或现场进行检测,甚至在症状显现之前进行常规筛查,都是病毒管理的一个组成部分。

植物卫生研究所可以进行这些病毒检测,例如位于佛兰德斯农业、渔业和食品研究所(比利时梅尔贝克伊尔沃)的植物诊断中心。预防是控制病毒的重要途径。这一行动意味着种植者应始终使用健康、经认证的繁殖材料(如有可能),并在整个生长季节对生产设施采取卫生措施。这一过程不仅防止病毒本身的引入,而且还防止已知的病毒载体进入作物。在感染昆虫,线虫或其他媒介物的情况下,一些治疗性的控制策略,包括生物治疗,有现成方案。

最后,植物本身做了出色的工作来帮助对抗这些小的攻击者。在植物细胞内,一种有效的防御机制正在进行一场持续而持久的战斗。幸运的是,大多数时候植物都赢了!

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