TBV e as Túlipas de Rembrant

Departamento de Biologia
Disciplina de Virologia
TBV e as Túlipas de Rembrant
Realizado por:
Carmo Silva nº 16303
Inês Pinheiro nº 16495
Pedro Salgueiro nº16169
2003/2004
Índice
Introdução ................................................................................. 3
Taxonomia e Classificação .......................................................... 4
Potyvirus .................................................................................. 5
Morfologia ............................................................................. 5
Estrutura do genoma ................................................................ 6
Proteína ................................................................................. 6
Replicação .............................................................................. 8
Expressão genética .................................................................. 9
Regulação genética ................................................................ 10
Transmissão .......................................................................... 11
Tulip Breaking Virus ................................................................ 12
Morfologia e propriedades bioquímicas .................................... 12
Infecção celular e ciclo viral ..................................................... 13
Alteração fenotípica ao nível da célula ..................................... 14
Infecção do individuo e populações ............................................ 15
Vectores ............................................................................... 15
Sintomatologia ...................................................................... 17
Tulipas e sintomas específicos ................................................ 19
Economia e controle .............................................................. 20
Considerações finais ................................................................. 23
Referências bibliográficas ......................................................... 24
Anexo ..................................................................................... 26
Introdução
Os relatos mais antigos sobre tulipas chegam
da Turquia do ano 1000 a.C., seu país de origem,
tendo sido levadas para a Holanda no século XVI.
No século XVII, o botânico alemão Carolus Clusius
iniciou o cultivo experimental de tulipas da Turquia.
Clusius verificou que, em alguns casos, as tulipas
desenvolveram pétalas anormais, mas muito bonitas,
com quebras de cor, que consiste numa incapacidade
Figura 1: fotografia de
tulipas
cujas
pétalas
manifestam infecção pelo
TBV.
de desenvolvimento de pigmento em secções da pétala, em flores que
normalmente desenvolvem coloração sólida. Devido a este fenómeno
fora do comum, estas flores tornaram-se muito valiosas e tornou-se
usual as pessoas quererem este tipo de tulipas nos seus jardins. No
entanto, o fenómeno (que ficou conhecido como tulipas de Rembrant)
não podia ser previsto com exactidão, sendo impossível verificar a
quebra
de
cor
antes
do
desenvolvimento
da
flor.
Estas
tulipas
especiais manifestavam-se ainda mais débeis, relativamente a tulipas
saudáveis, isto é, o tamanho da flor, bem como a produção de
sementes e pólen era reduzida. Em 1930 descobriu-se que o agente
responsável por este fenómeno era um vírus, o Tulip Breaking Virus
(TBV) (ver figura 1). Este vírus foi um dos primeiros vírus de plantas
identificados.
Apesar
de
existirem
pelo
menos
cinco
vírus
identificados como causa desta patologia, o TBV constitui-se como o
principal agente infeccioso, o qual é transmitido por afídios.
É
nosso
objectivo
neste
trabalho
reunir
e
aprofundar
conhecimentos sobre os Potyvirus em geral e especificamente sobre
este vírus que causa a fragmentação das cores em tulipas – Tulip
Breaking Vírus (TBV). Actualmente, é dado grande ênfase a vírus
animais, sendo realizados variados estudos sobre vários vírus, o
estudo dos vírus de plantas passa para segundo plano. No entanto, e
como já ficou demonstrado no passado, estes vírus podem devastar
campos e economias.
3
Taxonomia e Classificação
O TBV (Tulip Breaking Virus) pertence à família Potyviridae.
Foram propostos diversos métodos taxonómicos de classificação desta
família de vírus, baseados no hospedeiro infectado, na morfologia dos
corpos
de
inclusão,
aminoácidos
da
nucleotídica,
ou
na
cápside
ainda
homologia
presente
proteica,
relações
na
homologia
serológicas.
A
sequência
na
de
sequência
família
de
vírus
Potyviridae encontra-se então dividida em três subgrupos, entre os
quais:
ƒ
Subgrupo I: vírus transmitidos por afídeos, Potyvirus;
ƒ
Subgrupo II: vírus transmitidos por fungos, Bymovirus;
ƒ
Subgrupo
III:
vírus
transmitidos
por
ácaros,
Rymovirus
(Webster, et al, 1994).
Actualmente, a divisão baseia-se na homologia sequencial e na
semelhança organizacional de proteínas não estruturais, incluindo a
cápside proteica, a RNA helicase e RdRp. Também pode basear-se em
motivos sequenciais conservados das helicases, proteases e presença
de enzimas capping. Assim, as semelhanças entre vírus dos mesmos
subgrupos são as seguintes:
ƒ
Subgrupo I: possuem proteína VPg covalentemente ligada ao
terminal 5’ do RNA e cauda poli-A no terminal 3’, RNAs
subgenómicos,
processamento
proteico
e
não
têm
ORFs
sobrepostas;
ƒ
Subgrupo II: possuem viriões com envelope lipídico e não têm
cauda poli-A no terminal 3’ do RNA;
ƒ
Subgrupo III: possuem mRNAs subgenómicos e não têm ORFs
sobrepostas (Bustamante, et al, 1998).
O
grupo
Potyvirus
engloba
aproximadamente
180
membros,
tornando-o o mais extenso grupo de vírus de plantas conhecido.
Existe disseminado por diversas regiões do planeta, embora com
maior
incidência
especialmente
em
regiões
tropicais
Monocotiledóneas
e
e
subtropicais.
constituem-se
como
Infectam
um
dos
principais factores de destruição de colheita.
4
Estes vírus são bastante semelhantes, em termos de estrutura e
estratégia
de
Picornavirus,
expressão
em
aos
animais.
ComoO
e
genoma
Nepovirus,
destas
em
plantas,
diferentes
e
espécies
contém um gene conservado, o qual codifica proteínas não estruturais
envolvidas na replicação do RNA. Devido a estes factos, foi proposto
que os Como-, os Nepo- e os Poyivirus sejam agrupados num subgrupo
de vírus de plantas semelhantes ao Picornavirus (Goldbach, et al,
1992).
Potyvirus
Morfologia
Os viriões de Potyvirus (ver figura
2)
constituem-se
filamentosas
como
flexíveis,
partículas
de
simetria
helicoidal, sem envelope, com cerca de
680 a 900 nm de comprimento e entre
11 e 15 nm de largura (Webster, et al,
1994).
A
sua
estrutura
morfológica
Figura 2: fotografia de Potyvirus, onde é
possível observar a sua estrutura filamentosa
helicoidal.
definitiva é composta por aproximadamente 2000 cópias de uma
cápside proteica (CP) (Murphy, et al, 1990) com monómeros de 30
kDa, que encapsidam um genoma a RNA de cadeia simples, positiva,
com aproximadamente 9600 nucleótidos dispostos de forma helicoidal
(Webster, et al, 1994). A sua cadeia de RNA tem uma proteína
covalentemente ligada ao terminal 5’, a VPg, e uma cauda Poli-A no
terminal 3’ (Murphy, et al, 1990).
Cada virião contém 5,5% de ácido nucleico, 94,5% de proteínas e
0% de lípidos. Relativamente às bases constituintes do seu genoma,
têm 23,5% de guanina, 30% de adenina, 22,5% de citosina e 24% de
uracilo (valores aproximados).
5
Estrutura do genoma
O genoma em sentido positivo pode actuar directamente como
mRNA com a região não codificante 5’ a funcionar como enhancer da
tradução. O genoma a RNA contém uma longa ORF, que ocupa cerca
de 95% da molécula de RNA, expressa como percursor poliproteico de
350 kDa, a qual é proteoliticamente processada por proteases virais e
do hospedeiro (Riechman, et al, 1995) em sete proteínas menores
denominadas P1, componente helper HC, P3, inclusão cilíndrica CI,
inclusão nuclear A NIa, inclusão nuclear B NIb, cápside proteica CP,
bem como duas pequenas proteínas putativas denominadas 6K1 e 6K2
(Riechman,
et
al,
1992).
O
genoma
viral
codifica
uma
grande
poliproteína que é processada por três proteinases codificadas pelo
vírus. As proteinases P1 e do componente helper, HC-Pro, catalisam
apenas
reacções
autoproteolíticas
no
seu
respectivo
terminal
C
(Verchot, et al, 1991). As restantes reacções são catalisadas por
mecanismos
trans-proteolíticos
e
autoproteolíticos
por
inclusões
proteicas de nucleases de pequena dimensão (Nia-Pro), um homólogo
evolutivo da proteinase 3C do Picornavirus. Acredita-se que estas
proteínas sejam multifuncionais, estando a sua função indicada na
seguinte tabela:
Proteína
P1
Função possível
Proteinase
Movimento entre células
HC-Pro
Transmissão mediada por afídeo
Proteinase
Movimento entre células
P3
Desconhecido (possível papel na replicação)
CI
Replicação do genoma (RNA helicase)
Ligação à membrana
Actividade
ATPase
estimulada
por
ácido
6
Proteína
Função possível
nucleico
Movimento entre células
CP
Encapsidação RNA
Envolvido na transmissão por vector
Movimento entre células
NIa-VPg
Replicação
do
genoma
(primer
para
síntese
RNA)
NIa-Pro
Proteinase importante
NIb
Replicação do genoma (RNA polimerase RNA
dependente)
6K1
e Desconhecido. Possível papel em:
6K2
Replicação RNA; função regulatória inibindo
translocação NIa nuclear; ligação à membrana
para mecanismo replicativo.
Tabela 1: registo das proteínas resultantes da reacção proteolítica sofrida pelo percursor poliproteico expresso
pela ORF, e suas funções.
Existem Potyvirus com genoma monopartido (ver figura 3) e
bipartido, o qual contém proteínas idênticas processadas de modo
diferente devido à existência de duas cadeias de RNA e, como tal,
duas poliproteínas.
33K
PI
52K
41K
6K
HC-Pro
P3
6K1
71K
CI
6K
6K2
22K
27K
NIa-VPg
NIa-PRo
59K
31K
NIb
CP
Figura 3: esquema do genoma potiviral monopartido com respectivos produtos funcionais. O tamanho de cada proteína é anotado.
Dentro do genoma dos Potyvirus há regiões variáveis e regiões
conservadas.
proteinase
As
helper
regiões
HC-Pro
conservadas
e
Nib,
incorporam
enquanto
as
o
componente
regiões
variáveis
consistem nas proteínas P1,P3 e CP (Aleman-verdaguer, et al, 1997).
Visto a proteína P3 ser conservada entre estirpes, supõe-se que deve
7
desempenhar
um
papel
importante
no
funcionamento
do
vírus,
nomeadamente ao nível da inibição temporária da expressão genética
do hospedeiro, bem como ao nível da replicação do RNA potiviral e
do movimento proteico.
Replicação
A replicação de vírus ssRNA (+) ocorre no citoplasma da célula
infectada. As RNA polimerases encontram-se ligadas à membrana e o
complexo replicase tem domínios ligados à membrana (Webster, et al,
1994). Contudo, o local preciso onde ocorre a replicação do RNA
ainda não foi claramente definido. O processo pode ser separado em
quatro passos (ver esquematização na figura 4):
1- Desencapsidamento do vírus e consequente exposição do ácido
nucleico aos processos replicativos;
2- Tradução durante a qual o RNA viral actua como mRNA e
produz proteínas estruturais e não estruturais. Este processo
ocorre em duas fases: uma primeira fase na qual se dá a
tradução de proteínas necessárias ao processo replicativo, como
a RdRp; e uma segunda fase, na qual ocorre a tradução de
proteínas com outras funções, como as constituintes da cápside
proteica;
3- Replicação do genoma originando moléculas de RNA. Este
processo ocorre em duas fases, ambas catalisadas pela RdRp: na
primeira
fase
dá-se
a
síntese
de
uma
cadeia
de
RNA
complementar (negativa) utilizando a cadeia de RNA genómico
(positiva) como molde; na segunda fase são sintetisados RNA
genómico e subgenómicos, utilizando a cadeia de RNA (-) como
molde;
4- Encapsidação das cadeias de RNA sintetisadas.
(+) RNA
(i)
(-) RNA
(ii)
(+) RNA
(iii)
(+) RNA
(iv
Figura 4: esquema replicativo da síntese de (+)RNA. A cadeia simples de (+)RNA (i) actua como molde para a síntese de (-)RNA (ii). A cadeia
d«simples de (-)RNA actua como molde para a síntese da sua cadeia complementar (iii), obtendo-se assim várias moléculas de (+)RNA (iv).
8
A síntese da cadeia de (-)RNA como molde de (+)RNA requer a
ligação da polimerase ao local de reconhecimento no terminal 3’ do
molde. O terminal 3’ pode sofrer um enrolamento e adquirir estrutura
secundárias e terciárias características, as quais incluem o local de
ligação da RNA polimerase. As sequências no terminal 5’ do RNA
genómico também são necessárias para a infecciosidade do RNA e
possivelmente reflectem a necessidade de ligação da polimerase no
terminal 3’ da cadeia de (-)RNA (Bustamante, et al, 1998).
Expressão genética
Um dos problemas associados aos vírus com genoma RNA de
pequenas dimensões é a dependência de um sistema de síntese
proteica do hospedeiro eucariótico devido à incapacidade de algumas
RdRp, como estruturas tipo tRNA.
O ribossoma 80S eucariótico é apto apenas para traduzir a
primeira ORF na região 5’ de um mRNA segundo o modelo proposto
por Kozak (1991). A subunidade 40S, transportando Met-tRNAimet e
factores de iniciação, liga-se inicialmente ao terminal 5’ do mRNA.
Dá-se a migração da subunidade 40S, que se liga ao primeiro codão
AUG,
o
qual
é
reconhecido
por
emparelhamento
de
bases
com
anticodão de Met-tRNAimet (Bustamante, et al, 1998).
O primeiro cistrão de RNA genómico viral pode ter um codão de
terminação (UAG ou UGA) que pode ser suprimido por tRNA do
hospedeiro, permitindo a alguns ribossomas a leitura no cistrão
downstream, resultando um segundo polipéptido funcional.
O genoma potiviral contém uma longa ORF que é traduzida e
fragmentada
em
proteínas
proteinases
virais,
sendo
funcionais
este
processo
de
menor
dimensão
autocatalítico,
como
por
foi
referido anteriormente. O genoma potiviral codifica apenas uma
poliproteína que é processada por três proteinases virais, originando
pelo menos nove proteínas. Duas dessas proteinases, P1 e HC-Pro,
catalisam fragmentação apenas no seu respectivo terminal C. Os
restantes locais de fragmentação são processados por proteinase NIa
9
(Webster,
et
al,
1994).
Este
enzima
possui
enrolamento
tipo
proteinase-serina, mas contém um resíduo de cisteína como nucleófilo
no centro activo, em vez de serina (Bustamante, et al, 1998).
ORF 1
5’ VPg
Poli-A 3’
350 K
6K
49K
NIa
33K
PI
52K
HCPro
41K
P3
71K
CI
59K
NIb
31K
CP
Figura 5: organização e expressão do genoma de Potyvirus. As funções de cada proteína estão indicadas na tabela 1.
A expressão de genes internos, como a proteína CP, é mediada
por RNAs subgenómicos. Existem dois mecanismos possíveis de
síntese destes RNAs subgenómicos: o processo pode ocorrer durante a
síntese da cadeia (-)RNA pela RdRp, isto é, um final prematuro pode
conduzir à formação de cadeias (-)RNA de comprimento subgenómico,
que podem servir como molde para a síntese de (+)RNA subgenómico;
ou pode ocorrer síntese de (+)RNA subgenómico por iniciação interna
a partir de cadeias de (-)RNA de comprimento genómico (Bustamante,
et al, 1998).
Regulação genética
A regulação da expressão genética de Potyvirus ocorre a um
nível
pós-tradução
processamento
em
diferencial.
vários
locais
Também
pode
de
fragmentação,
ser
por
por
estabilidade
10
diferencial de proteínas e/ou por colocação de proteínas em corpos de
inclusão, como meio de regular a actividade genética pós-tradução
(Webster, et al, 1994).
Transmissão
A
transmissão
de
Potyvirus
ocorre,
na
maioria dos casos, por auxílio de um vector, um
insecto
da
Família
Aphididae.
O
vírus
é
transmitido mecanicamente por este vector, de
forma não persistente e não circulatória. Os
Figura 6: fotografia do afídio,
insecot que actua como vector de
transmissão de Potyvirus.
afídeos obtêm o vírus depois de breve contacto
com o hospedeiro infectado e retêm o vírus durante cerca de 1 hora.
Devido a esta breve retenção, os afídeos só o transportam por curtas
distâncias. Contudo, em condições climatéricas de ventos fortes, o
vírus propaga-se a maiores distâncias. Pensa-se que o vírus adere ao
aparelho digestivo e que, em processos de alimentação seguintes,
ocorre regurgitação transportando o vírus para um novo hospedeiro.
A
transmissão
do
vírus
por
afídeos
é
dependente
de
um
componente proteico helper, HC-Pro, o qual facilita a ligação das
partículas
virais
aos
estiletes
maxilares.
A
transmissibilidade
e
especificidade do afídeo também dependem da cobertura proteica.
Alguns
Potyvirus
podem
ser
transmitidos
por
sementes,
dependendo da virulência do vírus, idade da planta e condições
ambientais.
Depois do afídeo depositar o vírus no hospedeiro, este entra na
célula e a cobertura proteica é removida. Ocorre junção de uma
replicase e o vírus é copiado. Algumas destas cópias permanecem
como
moléculas
adjacentes,
de
RNA
promovendo
sem
cobertura
posterior
e
infecção.
migram para
A
infecção
células
primária
ocorre então quando as cópias com cápside proteica ascendem a
regiões superiores da planta, sem, no entanto, causar danos graves
para a mesma. Estas partículas virais permanecem nestas regiões
superiores durante todo o ciclo vegetativo da planta. Depois de
11
completado o ciclo, os vírus descende até aos bolbos, onde hibernam
até à primavera. Quando os bolbos germinam, o vírus é activado e
ocorre infecção secundária por toda a planta. Esta infecção causa
mais danos físicos para a planta e pode ser transmitida a plantas
saudáveis por afídeos e outros vectores.
Tulip Breaking Virus
Tulip breaking vírus é um dos vírus responsáveis pelo padrão
fragmentado das cores em espécies da família Liliaceae, géneros
Tulipa e Lilium, seus hospedeiros naturais (Brunt et al., 1996). A
fragmentação das cores é um termo referente a um padrão invulgar
das cores das pétalas, que se deve ao efeito de diferentes cores de
formas variadas na mesma pétala (Anónimo, 1990).
Este vírus de plantas tem uma distribuição mundial (Brunt et
al., 1996), sendo muito comum em todas as regiões temperadas onde
se cultivam tulipas (Slogteren, sd). Para alèm do acrónimo TBV,
também são reconhecidos outros sinónimos como Tulipavirus vulgare,
Lily mottle vírus ou Marmor tulipae (Slogteren, sd; Brunt et al.,
1996).
Morfologia e propriedades bioquímicas
O TBV é um vírus morfologicamente simples (ver figura 7),
consistindo apenas numa cadeia simples de RNA linear positivo
(cadeia
sense)
helicoidal
(Slogteren,
(Slogteren,
sd).
sd;
(Brunt
Tem
uma
et
al.,
1996)
de simetria
nucleocápside
filamentosa
flexível, com 750-775nm de comprimento e 14nm de diâmetro, e não
apresenta envelope lipídico (Slogteren, sd; (Brunt et al., 1996).
O tamanho do seu
genoma é de cerca de
10kb
1996),
(Brunt
tendo
et
al.,
uma
Figura 7 .- esquematização de um potyvirus semelhante ao TBV ( P e l c z a r e t
al., 1993).
cadeia poli-A na extremidade 3’ e uma proteína de ligação ao geno ma
(VPg) na extremidade 5’ (Slogteren, sd). O genoma é traduzido em
12
poliproteínas, posteriormente processadas em proteínas estruturais ou
não estruturais (Slogteren, sd). No Anexo 1 deste trabalho encontrase a sequência nucleotidica da região codificante para a proteína da
cápside do TBV. Este gene (gene NIB) sequenciado por Ohira et al.
(1994) tem 1479 nucleótidos.
O virião pode estar associado a um helper vírus, que o poderia
auxiliar no processamento de proteínas essências à progenia para
posterior libertação, no entanto durante a replicação é totalmente
independente das suas funções (Brunt et al., 1996).
Os
virões
podem
encontrar-se
dispersos
ou
agrupados
no
citoplasma, em qualquer dos tecidos da planta, contudo são incapazes
de infectar organitos celulares como os cloroplastos e as mitocôndrias
(Brunt et al., 1996).
Existem duas estirpes associadas a este vírus: (1) STBV –
Severe
(strain) tulip breaking vírus –, e (2) MTBV – Mild (strain)
tulip breaking virus (Slogteren, sd;2), diferenciadas pelo tipo e grau
de fragmentação das cores, ou seja, do tipo de sintomatologia por elas
causado (Slogteren, sd). Contudo o que acontece mais frequentemente
é haver uma mistura destes padrões pela existência das duas estirpes
na mesma planta (Slogteren, sd). Este assunto será retomado mais
abaixo quando se falar na actuação dos vírus na célula.
Infecção celular e ciclo viral
Uma das grandes diferenças entre a célula animal e vegetal, é a
presença de uma espessa e rígida parede celulósica nesta última. A
existência desta parede dificulta a penetração de qualquer vírus para
dentro da célula, pelo que tem de aproveitar alguma quebra na
integridade da parede (Wagner & Hewlett, 1999) ou eventualmente
entrar através de poros dispersos na parede celular que, em condições
normais, permitem a passagem de água e nutrientes (Pelczar et al.,
1993).
Contudo,
mesmo
quando
o
vírus
consegue
chegar
até
à
membrana, é necessário que interaja com receptores membranares
para se dar a penetração na célula (Wagner & Hewlett, 1999).
13
O ciclo viral do TBV é semelhante aos ciclos virais de outros
vírus de cadeia simples de RNA linear positivo, e por conseguinte ao
que foi descrito mais acima.
Há dois processos diferentes que ocorrem aquando do ciclo
viral: (1) produção de proteínas virais estruturais e não estruturais a
partir da grelha de leitura do RNA codificante, e (2) copiar o RNA
codificante para poder passá-lo à progenia (Smith, 1974).
Em
termos
gerais,
o
primeiro
processo
a
ocorrer,
após
a
penetração, é a descapsidação, ou seja, a separação do ácido nucleico
das proteínas que o protegem (Smith, 1974; Atlas 1997). Numa
primeira fase a produção de proteínas tem como objectivo assegurar o
controlo das funções metabólicas da célula hospedeira, e numa fase
posterior
ocorre
a
síntese
de
proteínas
estruturais
e
enzimas
necessárias à replicação e processamento de outras proteínas (Atlas,
1997). Após replicação do RNA de cadeia positiva, partindo da
formação de uma cadeia negativa (Lurin & Darnell, 1977), dá-se a
montagem e empacotamento do RNA para posterior libertação.
Alguns vírus não provocam a
lise das células vegetais (Pelczar
et al., 1993), tal como o TBV, a
progenia
células
Figura
8:
Infecção
através
da
parede,
passagem dos vírus pelos plasnodesmos.
é
transmitida
hospedeiras
plasmodesmos
(ver
a
novas
através
dos
figura
8),
pequenos canais de comunicação
entre células onde ocorrem trocas de água e nutrientes, ou então
podem alcançar os feixes vasculares disseminando-se por toda a
planta e infectando outros tecidos, sendo esse transporte realizado
mais comummente pelo floema (Wagner & Hewlett, 1999, Lurin &
Darnell, 1977; Smith, 1974).
Alteração fenotípica ao nível da célula
Já foi referido anteriormente que há duas estirpes diferentes de
TBV, cada uma comportando alterações fenotípicas diferentes.
14
Aparentemente
o
ciclo
viral
deste
vírus
interfere
com
a
expressão de pigmentos nas pétalas, particularmente de antocianinas.
Estes
pigmentos
são
glicósidos
pertencentes
ao
grupo
dos
flavonóides, responsáveis pela expressão das cores azul, violeta,
vermelha e rosa importantes na atracção de animais polinizadores
(Taíz & Zeiger, 2002).
As duas estirpes, severe strain e mild strain,
responsáveis por causar sintomas de “full break” e
“self
break”,
primeiro
respectivamente
caso,
em
(Slogtern,
algumas
sd).
variedades,
No
as
antocianinas não são formadas nalgumas partes das
pétalas, pelo que a cor do mesofilo (geralmente
branca ou amarela) fica exposta (Slogtern, sd) (ver
figura 9). Quando é o caso de infecção de MTBV
(mild strain), dá-se o contrário, algumas zonas de
Figura
geral
9-
sintoma
de
“full
break”.
pétalas intensificam a produção de antocianina, ficando mais escuras
(Slogtern, sd).
No entanto, o tipo mais comum de infecção é uma mistura das
estirpes de STBV e MTBV, denominada “average break” (Slogtern,
sd). Ambos os sintomas de cada estirpe se encontram presentes,
juntamente com algumas áreas não infectadas em zonas diferentes da
mesma pétala (Slogtern, sd).
Outras
variedades
podem
não
apresentar
“full
break”,
expressando sempre características de “self break” quando infectado
por STBV, MTBV ou uma mistura dos dois (Slogtern, sd).
Infecção do individuo e populações
Vectores
Como se sabe, a existência de parede celular nas células
vegetais impõe uma série de problemas à entrada de vírus na célula,
sendo
muitas
vezes
apenas
possível
quando
há
uma
quebra
na
integridade da parede da célula.
15
Em termos gerais, os vectores mais importantes na propagação e
infecção de plantas são os insectos, mais concretamente, os afídeos
que se alimentam da seiva destas (Lurin & Darnell, 1977, Wagner &
Hewlett, 1999, Pelczan et al., 1993, Agrios, 1988).
Este é, sem dúvida, o meio de transmissão de vírus mais comum
e economicamente mais importante, podendo não só trazer o vírus
para uma cultura (infecção primária) como são responsáveis pela sua
propagação (infecção secundária) (Agrios, 1988).
Morfologicamente a boca dos afídeos consiste num estilete fino
capaz de penetrar e sugar a seiva das plantas (Agrios, 1988). Se isso
acontecer numa planta infectada, não é necessário mais que alguns
minutos para colectarem vírus e propagá-lo logo a seguir a uma planta
saudável (Lurin & Darnell, 1977; Agrios, 1988).
O TBV pode ser transmitido por um
número significativo de afídeos, dependendo
da
região
cultivada.
Entre
eles
os
mais
comuns são: Myzus persicae, Aphis gossypii,
Aphis
fabae
euphorbiae,
(figura
Dysaphis
11),
Macrosiphum
tulipae
(Anónimo,
1990; Luria & Darnell, 1977; Slogtern, sd;
Brunt et al., 1996). No caso da espécie
Myzus persicae, há um período óptimo de
aquisição de 2-5 minutos para se tornar um
vector eficaz de TBV e transmitir a outra
figura
10
estilete
folha
de
de
–
penetração
um
tabaco
afídeo
(
do
numa
Luria
&
Darnell, 1977).
tulipas (Slogtern, sd).
16
Outro meio de transmissão mecânico é através
de
cortes
feitos
em
plantas
infectadas
e
não
infectadas, onde uma usada par cortar uma planta
infectada pode tornar-se o vector do próprio vírus,
infectando outras plantas aquando de outros cortes
(Anónimo, 1990, Brunt et al., 1996). Contudo, o TBV
não é transmissível por contacto entre plantas, por
semente
figura 11 fabae
Aphis
ou
pólen
(Anónimo,
1990;
Brunt
et
al.,
1996).
(Gibbons,
1995)
Sintomatologia
A distribuição do vírus dentro da planta varia com o vírus, a
planta a da sua translocação (Agrios, 1988). Podem produzir lesões
locais
na
planta,
que
são
consideradas
como
indicações
da
distribuição do vírus, ou sintomas sistemáticos (que podem estar
restritos à zona do floema e células adjacentes, se o vírus for
translocado deste modo), demonstrando que os vírus estão em toda a
planta, ou seja, é uma infecção sistemática (Agrios, 1988). Os vírus
que causam doenças do tipo mosaico (como é o caso do TBV) não
estão geralmente limitados a nenhum tecido específico, apesar de
poderem
apresentar
padrões
de
localização
(Agrios,
1988).
A
distribuição sistemática do vírus do vírus pode envolver todas as
células vivas do hospedeiro, apenas envolver células de tecidos
particulares (como o meristema apical) ou deixando áreas de tecido
livres (Agrios, 1988).
Os sintomas mais comuns causados por vírus nas plantas são a
redução da taxa de crescimento, e os que se desenvolvem nas folhas,
frutos e raízes, como manchas necróticas (Agrios, 1988). No entanto,
existem
vírus
que
não
causam
sintomas
visíveis
no
hospedeiro
(denominados de vírus latentes), outros que formam lesões necróticas
17
locais, alguns podem não induzir sintomas temporariamente devido a
condições
doenças
ambientais
que
(vírus
causam
dissimulados)
infecções
(Agrios,
sistemáticas,
os
1988).
sintomas
Nas
mais
conhecidos que produzem são em mosaico e manchas em anel (estes
últimos caracterizados pelo aparecimento de anéis necróticos ou
cloroticos) (Agrios, 1988). Os mosaicos são caracterizados por áreas
verdes brilhante, amarelo e brancas interligadas com o verde normal
das folhas ou frutos, ou áreas esbranquiçadas interligadas com áreas
de cor normal de flores ou frutos (Agrios, 1988). Estes sintomas
podem ser acompanhados de outros, noutras áreas da planta (Agrios,
1988).
Os
sintomas
fisiológicas
no
normalmente
aqui
apresentados
hospedeiro,
devido
a
sendo
efeitos
no
devem-se
caso
de
indirectos
no
a
vírus
mudanças
de
plantas
metabolismo
do
hospedeiro e não tanto através de efeitos directos (como a presença
de
substâncias
patogénicas)
(Agrios,
1988).
Estes
efeitos
são
causados pela síntese de proteínas virais, algumas com substâncias
activas
e
hospedeiro
que
podem
(Agrios,
interferir
1988).
com
As
o
viroses
metabolismo
geralmente
normal
causam
do
um
decréscimo da fotossíntese através da diminuição de clorofila por
folha e da sua eficiência e redução da área foliar por planta (Agrios,
1988).
Também
quantidade
de
diminuem
hormonas
o
crescimento
que
regulam
pelo
o
decréscimo
da
crescimento
e,
frequentemente, induzindo o aumento de substâncias que inibem o
crescimento
(Agrios,
1988).
Verifica-se,
normalmente,
uma
diminuição em azoto solúvel (uma vez que este e os compostos
azotados são gastos para a síntese de proteínas virais) e, nas doenças
em mosaico, há um decréscimo de carbohidratos nos tecidos das
plantas
(Agrios,
1988).
A
respiração
das
plantas
é
geralmente
aumentada imediatamente após a infecção, podendo posteriormente
permanecer assim, voltar aos níveis normais ou baixar, tornando-se
mais fraca que nas plantas sãs, dependendo do tipo de vírus (Agrios,
1988). Pensa-se que são toleradas perturbações metabólicas, até certo
nível, a partir daí começam a desenvolver-se os sintomas, uma vez
18
que
muitos
sistemas
funcionais
das
plantas
são
directa
ou
indirectamente afectados pelos vírus (Agrios, 1988). Efeitos dos vírus
em
compostos
azotados,
em
reguladores
de
crescimento
e
em
fenolicos, têm sido muitas vezes considerado causas imediatas para
vários tipos de sintomas, uma vez que os dois estão relacionados com
o crescimento e diferenciação da planta, e os produtos oxidados de
fenolicos podem, por causa da sua toxicidade, ser responsáveis pelo
desenvolvimento de certos tipos de sintomas necróticos (Agrios,
1988).
Tulipas e sintomas específicos
São
plantas
bolbosas,
com
um
curto
período
de
floração,
normalmente primaveril, pertencentes à classe Liliopsida, família da
Liliáceas, género Tulipa (Arias et al, 1993). É uma planta de
constituição herbácea e vivaz, com folhas de cor verde, lanceoladas,
sem pecíolo e
muito carnudas (Arias et al, 1993). Tem flores
solitárias, orientadas para cima e situadas no extremo do caule, com
tépalas dispostas em forma de cálice e geralmente em número de seis,
com uma gama variada de cores (Arias et al, 1993). O fruto é uma
cápsula com três válvulas erectas e com sementes bastante planas
(Arias et al, 1993). Dispõem de um bolbo que se caracteriza por ter
as escamas mais exteriores secas, que recebem o nome de túnicas
(Arias et al, 1993). As tulipas têm um ciclo de duas fases, uma
vegetativa,
na
qual
os
bolbos
crescem
até
chegar
ao
tamanho
adequado para florescer, e outra reprodutiva, que inclui a indução
floral,
diferenciação
das
partes,
alargamento
do
caule
floral
e
floração (Arias et al, 1993).
Os sintomas provocados pelo TBV nas tulipas são mais notórios
nas flores do que no resto da planta, sendo descrita uma variação na
cor das tépalas causada por despigmentação local, intensificação e
acumulação de pigmentos na camada epidérmica e ocorrendo após cor
original
da
flor
se
desenvolver
(Horst,
1990;
http://plantpath.unl.edu). A maioria das flores brancas não sofrem
19
alterações, apesar de algumas poderem mudar para rosa ou vermelho,
as flores de cores escuras tornam-se mais escuras e as rosa e
vermelhas brilhante são que sofrem a maior alteração na cor (Horst,
1990). Estes sintomas podem ser devidos a duas estirpes, que podem
causar sintomas misturados, em que um reduz a cor da flor (STBV),
que também retarda o crescimento, e o outro torna a cor mais intensa
(MTBV), como já foi dito anteriormente, que tem pouca efeito no
crescimento (Pirone, 1978). As plantas infectadas podem apresentar
manchas com diferentes formas nas tépalas, que vai desde riscas a
forma de chamas (http://plantpath.unl.edu). As folhas podem ou não
apresentar uma cor mesclada ou cloroses e o tamanho e vigor das
plantas é reduzido, pode também ocorrer redução do crescimento dos
bolbos e dos rebentos (Pirone, 1978; http://plantpath.unl.edu). Os
sintomas provocados pela infecção do TBV nas tulipas dependem da
variedade da planta, da idade desta na altura da infecção e devido à
proporção
entre
o
STBV
e
MTBV
(Horst,
1990;
http://plantpath.unl.edu). As variedades de tulipas que apresentam
floração dupla são mais susceptíveis ao TBV que as variedades de
floração dupla (Pirone, 1978). Se a planta for fortemente infectada,
as flores deformam e a planta morre de forma repentina (Arias et al,
1993).
Economia e controle
A partir do séc. XVIII despertou uma febre na Holanda e nos
países do Centro da Europa pelas tulipas (Arias et al, 1993). Desde
essa altura até aos nossos dias, o cultiva e comércio de tulipas se
encontra, principalmente na Holanda, sendo este país o principal
exportador mundial de flores bolbosas, sendo estas liliáceas sem
dúvida as mais exportadas (Arias et al, 1993). Como estes padrões
eram muito raros na natureza, plantas e bolbos infectadas por TBV
eram extremamente caros, no entanto não era possível prever qual o
padrão encontrado na flor dos bolbos e as tulipas eram mais fracas em
comparação com as normais (Ambruzs, s.d.). Actualmente não se
20
vendem plantas com infecções virais mas sim plantas modificadas
geneticamente, uma vez que estas não apresentam os problemas das
infectadas e não aumentam a propagação da doença (Ambruzs, s.d.).
O controle deste vírus é muito importante para diminuir o
perigo de infecção e, consequentemente, aumentar a qualidade das
plantas, uma vez que este reduz tempo de vida de uma planta e a torna
mais frágil.
O primeiro passo é estudar o ciclo de infecção. Este não é o
mesmo que o ciclo de vida da planta nem o ciclo viral do parasita em
questão,
mas
o
resultado
simultaneamente
de
ambos
os
ciclos
(http://plantpath.unl.edu).
funcionando
Actualmente,
compreender a forma como a interacção dos dois ciclos se dá torna-se
essencial para que haja uma boa estratégia de controlo à saúde da
planta (http://plantpath.unl.edu). Como ponto de partida é importante
conhecer a planta, o seu fenótipo ou se é resistente a infecções virais,
e
também
o
local
onde
(http://plantpath.unl.edu).
se
vai
Segue-se
plantar
a
e
a
infecção,
sua
manutenção
nesta
altura
é
importante perceber que tipo de vírus é e as suas características
únicas,
bem
como
o
seu
modo
de
propagação
(vector)
(http://plantpath.unl.edu). A terceira parte do ciclo compreende toda
a sintomatologia, a mudança fenotipica do hospedeiro, e finalmente a
altura fora de época onde se deve tentar perceber como o vírus se
mantém
e
em
que
forma
o
faz
de
época
para
época
(http://plantpath.unl.edu).
Seguidamente deverá ser aplicada uma estratégia de combate ao
vírus, quer ao nível da planta quer do vector. A nível do vector
dever-se-á inicialmente conhecer a dinâmica deste, para se definir
qual a melhor estratégia a tomar (Harris & Maramorosch, 1982).
Poder-se-ia
efectuar
um
controle
biológico
com
predadores
ou
parasitas, um controle genético, por exemplo para tornar os machos
estéreis, seria possível também utilizar-se feromonas e reguladores de
crescimento, de modo a confundir o comportamento de reprodução e
impedir que a praga chegue à idade adulta, ou um controle mecânico e
físico, com insecticidas por exemplo (Elzinga, s. d.). Colocar óleo na
21
superfície das plantas repele os afideos alados, pois estes respondem
à luz reflectida, impede a transmissão de vírus por estes vectores pois
preenche os espaços entre células epidérmicas (nos quais os afideos
penetram os seus estiletes) e os seus compostos (lípidos de plantas,
gordura
de
leite
respectivamente,
e
silicone)
actividades
e
a
de
sua
viscosidade
antitransmissão
demonstram,
e
afecta
a
distribuição dos materiais nas folhas (Harris & Maramorosch, 1982).
Na planta, poder-se-ia utilizar quimioterapia, usando substâncias
químicas de plantas ou fungos, que interfiram ou inibam a infecção
do vírus, como antibióticos e hormonas, sendo no entanto muito
dispendioso
(Harris
&
Maramorosch,
1982).
Uma
administração
baseada numa óptima administração do tempo e espaço também é
importante, alterando as condições da cultura, prevêem algumas
quebras
do
vírus
a
nível
regional,
tornando
as
culturas
menos
susceptíveis à infecção viral durante os períodos activos do vector
(Harris & Maramorosch, 1982). Um outro modo de controlo a ter em
conta é a destruição de plantas infectadas, para não infectar outras
(Harris & Maramorosch, 1982).
A nível internacional, o desenvolvimento de trocas induziu a um
maior risco a nível mundial da propagação de vírus, vectores e
hospedeiros que só se encontravam em zonas limitadas do mundo,
aumentou o risco de pseudo-replicação e a acumulação de várias
estirpes de vírus bem propagados em países com condições ecológicas
ideais (Harris & Maramorosch, 1982). Os vírus que são transportados
em
sementes
não
são
detectados
facilmente
pois
as
sementes
normalmente não apresentam sintomas de contaminação (Harris &
Maramorosch,
1982).
Existem
no
entanto
técnicas
de
controlo
fronteiriço da saúde de sementes e plantas, descritas por Neergaard
(1979), mas a implantação de tais medidas parece difícil, pois seria
necessário melhor equipamento de detecção e redução nas trocas entre
países, que escapam ao controle (Harris & Maramorosch, 1982).
22
Considerações finais
O TBV é um vírus morfologicamente simples, com uma cadeia
simples de RNA (+) linear, responsável pela fragmentação das cores
das tulipas. A replicação deste vírus na célula interage com a
produção de antocianinas, o que provoca os sintomas de fragmentação
característicos
desta
principalmente
através
infecção.
de
Esta
afídeos,
infecção
que
servem
é
propagada
de
vector
transportando os vírus entre culturas.
No entanto, com a realização deste trabalho verificamos que
existem muitas lacunas no conhecimento deste vírus. O ciclo viral e
os mecanismos pelos quais o vírus altera fenotipicamente a célula
hospedeira continuam ainda por definir.
Este foi o grande entrave com que nos deparamos com a
realização deste trabalho. A falta de informação especificamente
sobre o TBV, não nos permitiu aprofundar o tema tanto quanto nós
desejaríamos, mesmo recorrendo a todo o tipo de bibliografia.
23
Referências bibliográficas
Agrios, G.N, 1988, Plant Pathology. 3ª edição. Academic Press,
inc., U.K.. 803pp.
Aleman-Verdagner, M.E., Goudou-Urbino, C., et al, Analysis of
the sequence diversity of the P1, HC, P3, Nib and CP genomic
regions of general yam mosaic Potyvirus isolates: implications for
the intraspecies molecular diversity of Potyviruses, 1997, Journal
of General Virology, 78, 1253-1264;
Arias, S.B., Romo, D.C., Hernadez, J.A. & Benavente-Garcia,
A.G., 1993. Gerbera, Lilium, Tulipan y Rosa. Ediciones MundiPrensa, España. 250pp.
Atlas, R.M., 1997. Principles of Microbiology. 2ª edição,
Wm.C.Brown Publishers, USA. 1298pp.
Bustamante, P., Hull, R., Plant virus gene expressed strategies,
1998, Electronic Journal of Biotechnology, 1, 1-18;
Elzinga, R.J., sd. Fundamentals of Entomology. 4ª edição.
Prendice Hall, New Jersey. 475pp.
Gibbons, B., 1995. Field Guide of Insects of Britain and Northern
Europe. The Crowood Press, U.K.. 320pp.
Goldbach, R., The recombinative nature of Potyviruses:
implications for setting up true phylogenetic taxonomy, 1992,
Archives of Virology, 5, 299-304;
Harris, K.F. & Maramorosch, K., 1982. Pathogens, Vectors, and
Plant Diseases – Approaches to Control. Academic Press, inc.,
USA. 310pp.
Horst, R.K.,1990. Westcott’s Plant Disease Handbook. Chapman
& Hall, New York. 951pp.
Luria, S.E. & Darnell, J.E., 1977. Virologia General. Ediciones
Ómega, S.A., Spain. 422pp.
Murphy, J.F., Rhoads, R.E., 1990. The VPg of tobacco etch virus
RNA is the 49 kDa proteinase or the N-terminal 24 kDa part of the
proteinase, 1990, Virology, 178, 285-288;
Pelczan, M.J., Chan, E.C.S., Krieg, N.R., 1993. Microbiology:
concepts and applications. MacGraw-Hill, inc., USA. 896pp.
Pirone, P.P., 1978. Diseases & Pests of Ornamental Plants. 5ª
edição. John Wiley & Sons, inc., USA. 566pp.
Riechman, J.L., Cervera, M.T., Garcia, J.A., Processing of the
plum pox virus polyprotein at the P3-6K1 junction is not required
for virus viability, 1995, Journal of General Virology, 76, 951-956;
Riechman, J.L., Lain, S., Garcia, J.A., review article : Highlights
and prospects of potyvirus molecular biology, 1992, Journal of
General Virology, 73, 1-16
Smith, K.M., 1974. Plant Viruses. 5ª edição. Chapman and Hall
Ltd., Great Britain. 211pp.
Taíz, L. & Zeiger, E., 2002. Plant physiology. 3ª edição. Sinauer
Associates, inc., Publishers, Massachussetts. 690pp.
Verchot, J., Koonin, E.V., Carrington, J.C., The 35 kDa protein
from the N-terminus of the potyviral polyprotein functions as a
third virus-encoded proteinase, 1991, Virology, 185, 527-535;
Wagner, E.K. & Hewlett, M.P., 1999. Basic virology. Blackwell
science,inc., USA. 465pp.
24
Webster, R., Granoff, A., Enciclopedia of Virology, Volume III,
1994, Academic Press, London;
Sites referenciados:
Ambruz, B., sd. Tiptoe Through the Broken tulips. Plant
pathology, Iowa State University. Site: www.extension.iastate.edu
Anónimo, 1990. Report on Plant Disease. RPD n.º634. Department
of Crop Sciences, University of Illinois.
Brunt, A.A., Crabtree, K. Dalwitz, R.J., Gibbs, A.J., Watson, L.
& Zuncher, E.J. (eds) (1996 onwards).Plant viruses online:
Descriptions and lists from the VIDE database. Site: http:biologyanu.edu.au/
http://plantpath.unl.edu/peartree/homer/disease.skp/hort/bulbs/
TuBrkg.html
Ohira, K., Namba, S., Miyagawa, M. Kusumi, T. & TTsuchizaki,
T., 1994. Nucleotide sequence of the coat protein region of tulip
breaking
virus.
Virus
genes
8
(2),
165-167.
in
site:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=
nucleotide&list_uids=515942&dopt=GenBank&term=X63630&qty=
1&linkbar=jsmenu2
Slogtern, D.M, sd. Tulip Breaking Virus. Boulb research center,
Lisse, The Netherlands. Site: http://www3.res.bbsrc.ac.uk/
25
Anexo
Gene NIB, sequência de nucleotides da proteína da cápside do TBV,
sequenciado por Ohira et al. (1994).
1 gcattgagca acacgttcga gcagttgggt ttgaattaca attttgactc acgaactacg
61 aagaaagaag acttgtggtt tatgtcacat aaaggcttag agcgtgatgg aatatacata
121 ccaaaattag agccggagcg tattgtgtca attctggagt gggataggtc cattgaacca
181 gtccacagat tggaagctat ctgtgcatcg atgatagaag cgtggggtta tacagaattg
241 ttacatgaaa tacggagatt ttattattgg gtgttaaatc aagcgccata cacggaactg
301 tctaaagaag gaaaagcgcc ttatctatct gaagtggcac tgacggctct atatatgggc
361 aaggaatcag aaagtattga aatcgaaaaa tatatccacc aaattgacaa ttggtgtgat
421 catgatgaca ttgaatcagt tcagtttcaa gcagacgaaa caatcaatgc tggtagaaga
481 gacgtagcat caactagcgg tagcaaatca gttgccacac cagctgctga atcttctcaa
541 aaagacaaag atgttgatgc aggcacaaca gctacattcg aaattccaag actgaaggcc
601 atatcgtcaa agttggtgct accaaaattt cgtggaaaga aaatagtaaa cttggaacat
661 ctattaaact acaacccgga gcaagtggat ctatcaaaca caagatccac gcataaacag
721 tttgatgcgt ggtttgaggg tgttaaagca gactatgaac tagatgatgc tcaaatgggt
781 gttgtttgta atggattaat ggtttggtgc attgaaaatg ggacatcacc gaacataaat
841 ggaatgtggg ttatgatgga tggtgagtca caagttgaat acccgataag accaatcatc
901 gaacacgcga aacccacttt gcgccagata atggcacact tttcatcgct agctgaggcg
961 tacattgaga agagaaatta tgaaagacca tacatgccca gatatggtct acagcgaaat
1021 ttaaccgaca tgagtttggc aagatatgca tttgactttt atgagatgac ttcaaaaact
1081 tctaatcggg ctagagaagc acatatccaa atgaaggcag ctgcattacg caattcaaac
1141 agcaagttat ttggattgga tggtaatgtc ggaacacaag gagaggacac ggagagacac
1201 actactgatg atgttaatag gaacatgcac accctcatgg gagcgcgcgg tatttaattt
1261 gtctcggttc gaaagaccct acgaactata atatatatta gttgtactat gtattcaatc
1321 aacccgtaat ggtatccttc ctttagctta ttctcataag caccagtgag gtgttacctt
1381 ccagtgtgtt tattgaggat gagaatcgag cttgtttgtg tgcggagttc accagagagg
1441 ttacctcgtg tgtgatttcg gctaatttac aagtgagag//
26