Ispitivanje alatnog čelika X19NiCrMo4 na otpornost prema ...
OTPORNOST BILJAKA PREMA VIRUSIMA - agrif.bg.ac.rs 4. Otpornost prema biljnim virusima BK.pdf ·...
Transcript of OTPORNOST BILJAKA PREMA VIRUSIMA - agrif.bg.ac.rs 4. Otpornost prema biljnim virusima BK.pdf ·...
OTPORNOST BILJAKA PREMA VIRUSIMA
Samoodbrana od virusa na načine koji odgovaraju njihovim fiziološkim aktivnostima i gra ñi
Otpornost čoveka i životinja prema virusima zasniva se na:
Zaštitnim reakcijama
retukuloendotelni sistem (jetra, slezina, limfni čvorovi, koštana srž) i krvotok
antitela interferonispecifična nespecifična
proteinska jedinjenja (odbrambene materije)
Da li biljke stvaraju antitela i interferone?
• Biljke ne stvaraju antitela
• Biljke stvaraju antivirusna jedinjenja koja • Biljke stvaraju antivirusna jedinjenja koja pokazuju fizičko-hemijsku i biološku sličnost sa interferonima
Načelo samoodbrane biljaka od virusa ostvaruje se u uzajamnom dejstvu
biljke domaćinavirusa i
spoljašnje sredine
•Reakcije biljke na napad parazita uslovljene su •Reakcije biljke na napad parazita uslovljene su genotipom biljke•Napad parazita, razvoj i parazitiranje u ćeliji zasnovani su na genotipu virusa
Otpornost biljaka prema virusima = odbrambene reakcije na razli čite na čine
Definisanje pojmova i termina vezanih za otpornost
OsetljivostImunost
Otpornost (rezistentnost,mala osetljivost)Tolerantnost (trpeljivost)
Preosetljivost (hipersenzibilnost)
OsetljivostVirus:• “lako”zaražava biljku• “lako” se replikuje u biljci• obično izraženi simptomi• izuzetak: latentne infekcije
Replikacija +++Simptomi +++
Beet necrotic yellow vein virus,BNYVV
Šećerna repa
Kasnija faza patološkog procesa u korenu še ćerne repe zaražene BNYVVProliferacija se proširila do centralne srži.
Brojni slojevi felogena nisu spre čili širenje infekcije
ImunostBiljka je imuna na neki virus:• kad je taj virus ne može zaraziti• kad nije doma ćin tog virusa
Replikacija -Simptomi -
Barley yellow dwarf virus, BYDVječam, pšenica, raž
Šećerna repa nije doma ćin BYDV
Pšenica nije doma ćin BNYVV
Beet necrotic yellow vein virus,BNYVVŠećerna repa
Pojam imun se često koristi kad se želi istaći da virus ne može zaraziti odreñenu sortu neke biljne vrste čije su druge sorte normalno osetljive na isti virus.
POGREŠNO!!!
Imunost ograničiti na slučajeve kad sve sorte neke biljne vrste nisu domaćini odreñenog virusaneke biljne vrste nisu domaćini odreñenog virusa
Ekstremna rezistentnost kad je odreñena sorta (sorte) neke vrste osetljiva, odnosno virus može zaraziti samo tu sortu (sorte)
Mehanizam imunosti
Verovatno nemogućnost deproteinizacije viriona
Rezistentnost (otpornost)
Biljka je rezistentna na virus:• Ako je sposobna da smanji ili spreči replikaciju virusa• Ako je sposobna oslabiti ili sprečitu pojavu simptoma
Replikacija +-Simptomi +-
Rezistentan (otporan) suprotan pojam Osetljiv
Otporna (rezistentna) biljka-replikacija potpuno sprečena ili smanjena
-ne pokazuje simptome ili pokazuje slabe simptome
Tipovi rezistentnosti:1. Rezistentnost na “prodiranje” virusa1. Rezistentnost na “prodiranje” virusa2. Rezistentnost na replikaciju virusa3. Rezistentnost na širenje virusa u biljci
Rezistentnost na “prodiranje” (unošenje virusa) u biljku (debljina kutikule, tip epidermalnih dlaka)
Virusi Cucurbitaceae prenosivi vašima na neperzistentan na čin: Zucchini yellow mosaic virus Cucumber mosaic virusWatermelon mosaic virus
Formiranje sare oko sudovnog snopi ća otporne sorte jagode
Virusi jagode prenosivi vašima na perzistentan na čin:Strawberry crinkle virusStrawberry mild edge virusStrawberry mottle virus
Rezistentnost na replikaciju virusa
1. Virus može zaraziti dve sorte jedne iste biljne vrste a da se u njima nejednako replikuje:
a) U jednoj se replikuje slabob) U drugoj se replikuje sasvim dobro
Nije poznat mehanizam!!!
Rezistentnost na sistemično širenje virusa u biljci
U nekim sortama jedne biljne vrste sistemično širenje može se smanjiti
Mehanizam: ne formira se ili je defektan protein za k retanje virusa od ćelije do ćelije putem plazmodezmi (movement protein)
Ovaj tip rezistentnosti ne treba mešati sa lokalizaci jom virusne infekcije koja je posledica hipersenzitivne reakcije
Tolerantnost
Tolerantne su one biljke:
-koje virus može zaraziti-u njima se virus normalno replikuje-u njima se virus širi sistemi čno-u njima se virus širi sistemi čno-ali su simptomi blagi ili gotovo neprimetni
Nije tolerantnost ako je slabija pojava simptoma
usled slabije zaraze ili slabije replikacije virusa
to je rezistentnostvezanost za osobine virusa
Tolerantnostje vezana za nasledne osobine biljke
Vrh korena še ćerne repe zaražen BNYVV
Felogen kao barijera oko mesta infekcije spre čava dalje širenje virusa
• Izmenjene zone su kompletno okružene plutinim sloje m i odvojene od nezaraženog dela korena še ćerne repe sa BNYVV
• U preostalom delu korena nema patoloških promena• Kambijalni prstenovi su normalni i formira se novi epidermis
odmah do zaraženog dela
Prednosti tolerantnih sorti
Prednosti:Ako nema imunosti i otpornosti tolerantne sorte omogu ćavaju dobar prinos (BNYVV, tolerantne sorte sorte spasile gajenje še ćerne repe)
Nedostaci tolerantnih sorti
• Nedostaci:• Izvor zaraze za osetljive sorte ili druge biljke doma ćine • Poseban oprez kod višegodišnjih biljaka• (Stanley, Plum pox virus, PPV)
Hipersenzitivnost=hipersenzibilnost=lokalizacija virusa na i oko mesta infekcije
nekrozom tkiva1. Replikacija virusa samo u prvoj ćeliji u
kojoj je unet2. Replikacija virusa u susednim ćelijama ali
nema daljeg širenja
•Stvaranje lokalnih nekrotičnih pega•Stvaranje lokalnih nekrotičnih pega•Brzo širenje virusa kroz biljni organ i njegova nekroza
Virusi kao apsolutno obligatni paraziti ne mogu da se umnožavaju u nekrotiranim ćelijama, tkivima ili organima
Biljka “žrtvuje” ćeliju, deo svoga tkiva ili organ da bi sprečila dalje širenje virusa
Kako nastaje nekroza ćelija?
Povećana koli čina fenolaOkisidacija fenola u hinoneVezivanje ćelijskih sastojaka sa hinonimaTaloženje belan čevinaSložena bojena jedinjenjaObrazovanje tamnih pigmenataIzumiranje protoplasta=nekroza ćelijeIzumiranje protoplasta=nekroza ćelije
Hipersenzibilnim reakcijama virusi omogu ćavaju:1.Sprečavanje širenja virusa kroz biljku2.Sprečavanje sekundarnog širenja virusa na druge jedinke
Hipersenzitivnost (preosetljivost) je vezana za svo jstva biljke
Hipersenzibilna reakcija
1. Lokalne nekroze prouzrokovane virusima-TMV na liš ću Nicotiana glutinosa-PPV na liš ću Chenopodium foetidum
Nivo otpornosti na osnovu simptoma bolesti i umnožavanja virusa
Otpornost Simptomi Umnožavanje virusa
Osetljivost +++ +++
Imunost (kad biljka nije domaćin)
- -nije domaćin)
Otpornost (mala osetljivost)
+- +-
Tolerantnost +- ++do+++
Preosetljivost Nekrotične pege ili uginuće
biljaka
+
Značaj otpornih sorti u kontroli virusnih oboljenja
Gajenje otpornih sorti biljaka najbolje rešenje u k ontroli biljnih virusa
Otporne sorte se mogu dobiti:1.Konvencionalnom selekcijom -Dugotrajna prirodna selekcija biljnih populacija u prisustvu izvora inokulumainokuluma-Unošenjem gena otpornosti ukrštanjem biljaka želje nih osobina sa biljkama koje poseduju izvor otpornosti2. Genetska modifikacija biljaka unošenjem gena raz ličitog porekla i funkcije
Primer prirodne selekcije: Domaće populacije tetovca i gradištanca prema Been common mosaic virus (BCMV)
Otpornost biljaka prema virusu se ne može održati trajno
Koliko je otpornost prema odre ñenom virusu dugotrajna?
Zbog čega su virusi varijabilni?
MutacijeMutacijeRekombinacije
PseudorekombinacijeKomplementacije
Virus bronzavosti paradajza
(TSWV)
Virus nekrotične pegavosti
Impatiensa (INSV)
Teškoće u kontroli TSWV: VARIJABILNOST VIRUSA
Velika varijabilnost TSWV
Mutacije RekombinacijeRekombinacije
Pseudorekombinacije(preraspodela segmenata
tripartitnog genoma)
BRZO PREVAZILAŽENJE OTPORNOSTI
Otpornost biljaka prema virusima = odbrambene reakcije na razli čite na čine
1. Prirodna otpornost
2. Stečena otpornost
3. Vegetativna otpornost
4. Unakrsna zaštita
Prirodna otpornost
•Potiče od osobina genotipa biljke i ne zavisi od virusne infekcije •Potpuna i delimična otpornost•Potpuna otpornost poželjna, ali retka (imunost)•Delimična prirodna otpornost je tolerantnost •Delimična prirodna otpornost je tolerantnost (trpeljivost)
Stečena otpornost
•Otpornost koja nastaje u biljkama isključivo posle infekcije i posledica je odbrambenih reakcija prema prisustvu i aktivnosti virusa
•Stečena otpornost nastaje kod:Lokalizovanih infekcija (samo kod hipersenzibilnih biljaka)
Sistemičnih infekcija
Stečena otpornost hipersenzibilnih biljaka=oko mesta infekcije, sa daljinom se umanjuje
Lokalizovane infekcije lokalna otpornost
Hipersenzibilna reakcija preosetljivog genotipa duva na na Tomato spotted wilt virus (TSWV)
Stečena otpornost osetljivih biljaka sa sistemi čnom infekcijom
Akutna faza-”šok” faza ; jako ispoljavanje simptomaHroni čna faza- ublažavanje simptoma, maskirani simptomi, biljka nastavlja sa razvojemOporavljaju ća faza- povlačenje simptoma, ne vide se, biljke se po izgledu ne mogu razlikovati od nezaraženih
Tobacco mosaic virus-paprika
Vegetativna zaštita=uticaj otpornih podloga n apove ćanje opšte
otpornosti nakalemljenih biljaka
Kao univerzalna praksa u proizvodnji - sve više se preporu čuje kalemljenjena specijalne forme unutar Lagenaria sicerariavrste (vrg)
Vrg Lagenaria siceraria
otpornost prema: zemljišnim šteto činama, fuzarioznim uvenu ćima, otpornost na hladno ću, i otpornost na viruse
UNAKRSNA ZAŠTITA =prethodna zaraza blagim sojem sprečava zarazu ili razvoj ili
odlaže simptome posle infekcije virulentnim sojem
Nedostaci:•Stalan izvor inokuluma za osetljive biljne vrste•Stalan izvor inokuluma za osetljive biljne vrste•Mogućnost rekombinacije virusa u prirodi
Horizontalna i vertikalna otpornost
Horizontalna otpornost =otpornost kad nema specifične meñuzavisnosti izmeñu genotipa biljke i genoma virusa
Vertikalna otpornost =otpornost kad postoji specifična meñuzavisnost izmeñu sorte biljke i soja virusa
Vertikalna otpornost se objašnjava odnosom gen za gen=biljka poseduje gen za rezistentnost , a virus gen za virulentnost
Sorte pasulja i njihovi geni
rezistentnosti
Virusni sojevi i njihovi virulentni geni
NL1 NL7 NL8 NL6 NL2 NL3(5) NL4
0 1 2 1,12 1,2 1,12 ,2 1,12 ,22
bc-u S* S S S S S S
bc-u bc-1 R S R S S S S
bc-u bc-12 R R R S R S S
bc-u bc-2 R R S R S S R
bc-u bc-1 bc-2 R R R R S S R
bc-u bc-12 bc-22 R R R R R R S
Odnos “gen za gen” od kojeg zavisi otpornost pasulja p rema sojevima Been common mosaic virus-a
bc-u bc-12 bc-22 R R R R R R S
bc-u bc-22 bc-3 R R R R R R R
*S = osetljiv, R = otporan
•Recesivni sastav rezistentnosti pasulja•Sojevi virusa se razlikuju po sastavu svojih virulet nih gena•Rezistentnost sorti pasulja prema BCMV zavisi od od k ombinovanog delovanja gena pasulja bc-u sa jednim ili više drug ih gena•Rezistentnost sorti pasulja zavisi od genotipa pasulj a i tipu virusnog soja•Ne postoji još soj BCMV koji poseduje virulentni ge n da prevazi ñe rezistentnost bc-3 gena pasulja
Transgena otpornost biljaka prema virusima
Transgene biljke=Genetski modifikovane biljke
Danas je mogu će ugraditi svaki strani gen u biljku u kojoj će se desiti njegova ekspresija
Definicija genetski modifikovanih organizama (GMO)
1.GMO je organizam čiji je genetički materijal namerno promenjen.
2. GMO je organizam (biljka, životinja, 2. GMO je organizam (biljka, životinja, mikroorganizam) na kome je primenjena tehnologija rekombinantne DNK (genetičko inženjerstvo) radi uvoñenja, uklanjanja ili modifikovanja specifičnih delova genoma tog organizma.
Definicija GMB
• Genetski modifikovane biljke=Transgene biljke: su biljke koje imaju jedan ili više gena koji su različiti od biljnih gena ili gen/gene koji su izmenjeni ili specijalno agregirani i uneti u biljni genomspecijalno agregirani i uneti u biljni genom
Transgen sadrži:-gen koji kodira osobinu od interesa-promotersku sekvencu koja omogućava
aktivnost unetog gena u biljci-marker gen za lakše praćenje njegove
ugradnje u biljku
Prednosti GMB
1. Smanjuju troškove proizvodnje(upotrebu hemikalija, oruña za obradu)
2. Nutritivnije biljke nego do sada(“zlatni pirinač”-Fe i beta karotin)
3. Usmerene na stvaranje novih lekova4. Usmerene na stvaranje takvih biljaka kojeće da budu:-otpornije na sušu-brže rastu-otporne na bolesti i štetočine-stvaraju više hrane
5. Prednost u odnosu na tradicionalno oplemenjivanje
Tradicionalno oplemenjivanje
-samo izmeñu jedinki iste ili veoma bliske -samo izmeñu jedinki iste ili veoma bliske vrste
-prenosi se kompletan set gena iz roditeljskih linija u novo potomstvo
- vreme potrebno za stvaranje nove biljke
Transgene biljke-spajanje gena dve potpuno različite
taksonomske celine (biljka-virus)-unošenje željenog fragmenta DNA-brže dobijanje novih biljaka
Argumenti protiv GMO
-uticaj na spoljašnju sredinu
-uticaj na zdravlje čoveka(najčešća briga vezana za GMO: rizik od alergičnih reakcija)
• Protivnici genetičkog inženjerstva i GMO:“igranje sa osnovnim gradivnim elementimaživota“ (genima) pripada samo Bogu
čovek nema moralno pravo na toGenetičko inženjerstvo-neetičko
• Pobornici genetičkog inženjerstva i GMO:• Pobornici genetičkog inženjerstva i GMO:primer primene vrhunske nauke u interesu sigurnije proizvodnje:
-veće količine i kvalitetnije hrane i-drugih proizvoda uz očuvanje čovekove
sredine
Nedovoljna informisanost i strah od nepoznatog
Mogućnost : Unošenje gena za otpornost iz jedne biljke u drugu
Poteško ća:Identifikacija gena koji su odgovorni za
otpornostotpornost
Rešenje : unošenje
virusnih genasatelitne RNA
ribozima
Transgene biljke sa otpornoš ću prema virusima
1. TB sa ekspresijom gena za proteinski omotač (CP)
2. TB sa ekspresijom gena za 54K mogući protein TMV
(kod ovih biljaka se ne stvara protein, nego se (kod ovih biljaka se ne stvara protein, nego se akumuliraju transkripti očekivane sekvence)
3. TB sa ekspresijom gena virusne polimeraze
4. TB sa ekspresijom gena za “movement” protein5. TB sa ekspresijom gena za “helper“
komponente6. TB sa satelitnom RNK (TB duvan-sadrži kopije
satRNA CMV-otporne na CMV)7. TB sa “antisense“ RNAs
8. TB sa ekspresijom RNA enzima-ribozimi (koji specifično seku virusnu RNA)specifično seku virusnu RNA)
9. TB sa ekspresijom gena za “insect toxin“ koji ubijaju vektore dok se hrane na biljci
10. TB sa ekspresijom gena za virusno- specifična antitela (konstruisanim genom za antitela
Prva generacija transgenih biljaka otpornih na virus ugrañen gen za proteinski omota č
Tobacco mosaic virus (TMV) Alfalfa mosaic virus (AMV)Tobacco rattle virus (TRV)
Potato X virus (PVX)
Protein virusnog kapsida ne omogućava deproteinizaciju virusa
Nema replikacije u biljci
TMV i paradajz- u praksi
Simptomi na netransgenim biljkama duvana, Potato Y virus, PVY
Transgeni duvan
Način utvr ñivanja da li je biljka transgena
Važna pitanja koja o čekuju odgovor
1. Da li će uvoñenje TB voditi prakti čnoj i generalnoj kontroli virusnih oboljenja
2. Da li će se otpornost o čuvati u polju pri inokulaciji vektorima
3. Da li će se virusi prenositi semenom TB3. Da li će se virusi prenositi semenom TB4. Dobijanje otpornosti prema više virusa5. Efikasnost otpornosti kod višegodišnjih
kultura6. Savlañivanje otpornosti pojavom novih
viruslentnih sojeva7. Stvaranja novih virusa rekombinacijom u
TB
Transgene biljke sa otpornoš ću prema virusima
1. TB sa ekspresijom gena za proteinski omotač (CP)
2. TB sa ekspresijom gena za 54K mogući protein TMVprotein TMV
(kod ovih biljaka se ne stvara protein, nego se akumuliraju transkripti očekivane sekvence)
3. TB sa ekspresijom gena virusne polimeraze
4. TB sa ekspresijom gena za “movement”protein
5. TB sa ekspresijom gena za “helper“komponente
6. TB sa satelitnom RNK (TB duvan-sadrži kopije satRNA CMV-otporne na CMV)
7. TB sa “antisense“ RNA7. TB sa “antisense“ RNAs
8. TB sa ekspresijom RNA enzima-ribozimi (koji specifično seku virusnu RNA)
9. TB sa ekspresijom gena za “insect toxin“koji ubijaju vektore dok se hrane na biljci
10. TB sa ekspresijom gena za virusno-specifična antitela
Važna pitanja koja o čekuju odgovor
1. Da li će uvoñenje TB voditi prakti čnoj i generalnoj kontroli virusnih oboljenja
2. Da li će se otpornost o čuvati u polju pri inokulaciji vektorima
3. Da li će se virusi prenositi semenom TB3. Da li će se virusi prenositi semenom TB4. Dobijanje otpornosti prema više virusa5. Efikasnost otpornosti kod višegodišnjih
kultura6. Savlañivanje otpornosti pojavom novih
viruslentnih sojeva7. Stvaranja novih virusa rekombinacijom u
TB