Wiroid wrzecionowatości bulw ziemniaka (PSTVd)

Potato spindle tuber viroid (PSTVd) – groźny wiroid roślin psiankowatych

Wiroid wrzecionowatości bulw ziemniaka (PSTVd) to patogen opisany po raz pierwszy w USA w 1922 roku. W odróżnieniu od wirusów, wiroidy nie posiadają kapsydu białkowego – są nagą formą jednoniciowego RNA. Jest to regulowany agrofag niekwarantannowy (RAN) stanowiący zagrożenie dla upraw roślin psiankowatych.

Czym jest wiroid?

PSTVd został nazwany „wiroidem” w 1971 roku przez Dienera. Cechy charakterystyczne:

• Naga forma jednoniciowego RNA
• Brak kapsydu białkowego (w odróżnieniu od wirusów)
• Właściwości samoreplikujące
• Wielkość: około 359 nukleotydów

Zasięg występowania

Stwierdzony na kilku kontynentach: Afryka, Azja, Europa Wschodnia, Ameryka Północna i Łacińska, Bliski Wschód.

W Europie: Belgia (pomidory), Holandia i Szwajcaria (papryka), Polska i Chorwacja (rośliny ozdobne psiankowate), plus: Azerbejdżan, Białoruś, Czarnogóra, Czechy, Grecja, Gruzja, Malta, Niemcy, Portugalia, Rosja, Słowenia, Węgry, Wielka Brytania, Włochy.

W Polsce: Stwierdzony na psiance jaśminowatej (2007, 2009) i dwóch partiach sadzeniaków ziemniaka (2016). Obecnie (2022) uznany za wyniszczonego.

Żywiciele – rośliny psiankowate

Główni żywiciele:

• Ziemniak (Solanum tuberosum)
• Pomidor (Solanum lycopersicum)

Inne żywiciele:

• Papryka (Capsicum annuum)
• Awokado (Persea americana)
• Pepino (Solanum muricatum)
• Rośliny ozdobne z rodziny Solanaceae

Charakterystyczne objawy

Na ziemniaku:

• Pędy uniesione pionowo, nieco mniejsze niż u roślin zdrowych
• Liście mniejsze, ostro zakończone
• Bulwy wydłużone, z mocno zaznaczonymi licznymi oczkami

Na pomidorze:

• Redukcja wielkości rośliny
• Chlorozy części wierzchołkowej
• Skręcanie liści
• Fioletowe przebarwienia

Na papryce: Objawy słabo widoczne – łagodne pofałdowanie powierzchni liścia.

Na roślinach ozdobnych: Infekcja często bezobjawowa.

Straty w plonach

• Łagodne szczepy: Obniżenie plonów do 24%
• Ostre szczepy: Redukcja zbiorów nawet do 64%

Rozprzestrzenianie

• Głównie: Rozmnażanie wegetatywne (sadzeniaki)
• Mechanicznie: Na sprzęcie rolniczym, podczas krojenia bulw
• Z pyłkiem
• Przez mszycę Myzus persicae (tylko przy jednoczesnym porażeniu PLRV)
• Na pomidorach: także z nasionami

Status prawny – RAN

Potato spindle tuber viroid jest regulowanym agrofagiem niekwarantannowym (RAN) na:

• Sadzeniakach ziemniaka
• Nasionach papryki, pomidora i ziemniaka
• Materiale rozmnożeniowym i nasadzeniowym papryki i pomidora
• Ozdobnych roślinach papryki do sadzenia

Materiał ten przemieszczany w UE musi być wolny od tego agrofaga.

Na podstawie analizy dokumentacji EPPO, przedstawiam rozbudowany artykuł naukowy o wiroidzie wrzecionowatości bulw ziemniaka:

Szczegółowa charakterystyka i taksonomia

Wiroid wrzecionowatości bulw ziemniaka (Pospiviroid fusituberis, PSTVd) został po raz pierwszy zidentyfikowany przez Dienera w 1971 roku jako pierwsza zdefiniowana cząstka wiroidowa, stanowiąca nowy typ patogena roślinnego różniący się od bakterii i wirusów. Gross i współpracownicy w 1978 roku określili sekwencję nukleotydową i przewidzieli charakterystyczną strukturę drugorzędową tego patogena. PSTVd jest gatunkiem typowym zarówno dla rodzaju Pospiviroid, jak i rodziny Pospiviroidae według klasyfikacji Di Serio i współpracowników z 2017 i 2020 roku.

Organizm występuje pod licznymi synonimami naukowymi, w tym Potato gothic virus, Potato spindle tuber pospiviroid, Potato spindle tuber virus oraz Tomato bunchy top viroid. W nomenklaturze angielskiej znany jest jako „spindle tuber of potato” lub „bunchy top of tomato”. Kod EPPO dla tego organizmu to PSTVD0. Charakterystyczną cechą PSTVd jest brak kodowania jakichkolwiek białek – analiza sekwencji wykazała, że wszystkie otwarte ramki odczytu są zbyt małe do kodowania białka, co potwierdziło teorię, że wiroidy występują jako nagie cząsteczki RNA.

Biologia i cykl rozwojowy

PSTVd składa się z kovalentnie zamkniętej, kołowej, jednotańcuchowej cząsteczki RNA o długości około 359 nukleotydów. Naga cząsteczka RNA tworzy pałąkowatą strukturę poprzez wewnętrzne parowanie zasad. Mechanizm replikacji wiroida wykorzystuje polimerazę RNA II, enzym komórkowy gospodarza normalnie związany z syntezą mRNA z DNA, który zamiast tego katalizuje syntezę nowego RNA metodą toczącego się koła, używając RNA wiroida jako matrycy.

W roślinach pomidora PSTVd rozprzestrzenia się systemowo przez floem, z inokulowanego liścia do aktywnie rosnących tkanek, takich jak młode liście i owoce. W ziemniaku wiroid można wykryć w całej roślinie, włączając bulwy. W liściach z różnych części rośliny stwierdzono jedynie marginalne różnice w koncentracjach. To samo dotyczy różnych części bulw. Okres inkubacji jest trudny do określenia, ponieważ zależy od szczepu wiroida, ilości inokulum, gatunku i odmiany gospodarza oraz warunków środowiskowych, szczególnie temperatury. PSTVd akumuluje się szybciej w wyższych temperaturach, co może prowadzić do bardziej nasilonych objawów, a efektywność transmisji wzrasta w temperaturach powyżej 20°C.

Metody diagnostyczne

Wykrywanie PSTVd może odbywać się poprzez wizualną inspekcję w polu lub szklarni, jednak zależy to od okoliczności, tj. wariantu wiroida, gatunku i odmiany gospodarza oraz warunków środowiskowych. Procedury inspekcji upraw dla ziemniaków dostępne są w standardzie EPPO PM 3/71 (EPPO, 2007), a dla pomidorów i papryki w PM 3/77 (EPPO, 2015). Wrzecionowate bulwy ziemniaków mogą być rozpoznane podczas inspekcji transportowej.

Preferowanymi metodami testowania do wykrywania PSTVd są metody molekularne, tj. RT-PCR i real-time RT-PCR. Jednak żaden z tych testów nie jest w stanie rozróżnić PSTVd od innych pospiwiroidów, w szczególności wiroida chlorotycznej karłowatości pomidora i niektórych izolatów wiroida planta macho pomidora. Do identyfikacji należy sekwencjonować i analizować amplikon uzyskane przez RT-PCR, najlepiej obejmujące cały genom. Dla nasion pomidora i papryki zwalidowane zostały protokoły wykorzystujące próbki ważone o masie około 3000 nasion, testowane w trzech podpróbkach po 1000 nasion dla real-time RT-PCR. W przypadku ziemniaków i pomidorów stosuje się wskaźniki łączenia próbek do 100, podczas gdy dla papryki i roślin ozdobnych, takich jak Brugmansia spp., Chrysanthemum spp., Dahlia spp. i S. jasminoides, wskaźniki łączenia do 25 okazały się odpowiednie.

Zasięg geograficzny i znaczenie gospodarcze

Choroba wrzecionowatości bulw ziemniaka spowodowana przez PSTVd została po raz pierwszy opisana w Stanach Zjednoczonych w 1922 roku przez Martina. Od tego czasu wiroid został zgłoszony z Ameryk, Azji, Afryki, Europy i Oceanii. W regionie EPPO PSTVd występuje w: Austrii, Azerbejdżanie, Białorusi, Belgii, Chorwacji, Czechach, Gruzji, Niemczech, Grecji, Węgrzech, Izraelu, Włoszech, Kazachstanie, na Malcie, w Czarnogórze, Holandii, Federacji Rosyjskiej (Daleki Wschód), Słowenii, Hiszpanii, Szwajcarii, Turcji, Ukrainie i Wielkiej Brytanii (Anglia).

Poza regionem EPPO PSTVd odnotowano w Afryce (Egipt, Ghana, Kenia, Nigeria, Uganda), Azji (Afganistan, Bangladesz, Chiny, Indie, Iran, Pakistan, Wietnam), Ameryce Środkowej i Karaibach (Kostaryka, Dominikana), Ameryce Południowej (Peru, Wenezuela) oraz Oceanii (Australia). Głównym gospodarzem są ziemniaki (Solanum tuberosum i inne gatunki Solanum tworzące bulwy), jednak wielu innych przedstawicieli psiankowatych zostało zgłoszonych jako gospodarze, w tym ważne rośliny warzywne jak pomidor (Solanum lycopersicum) i papryka (Capsicum spp.). Zakażenia w uprawach ozdobnych i chwastach często pozostają bezobjawowe, co utrudnia oszacowanie rzeczywistych strat ekonomicznych i zasięgu występowania.

Regulacje prawne i status kwarantannowy

PSTVd posiada status organizmu kwarantannowego o wysokim znaczeniu fitosanitarnym. W kategoryzacji EPPO jest klasyfikowany jako organizm z listy A2, co oznacza, że jest lokalnie obecny w regionie EPPO i wymaga oficjalnej kontroli. W Unii Europejskiej PSTVd był wcześniej objęty środkami awaryjnymi, a obecnie jest klasyfikowany jako Regulowany Organismus Nie-Kwarantannowy (RNQP) zgodnie z Aneksem IV odpowiednich rozporządzeń unijnych.

Kod EPPO PSTVD0 jest używany w oficjalnej komunikacji fitosanitarnej i systemach raportowania. Organizm podlega rygorystycznym wymaganiom importowym, szczególnie dla materiału rozmnożeniowego ziemniaków, nasion pomidorów i papryki oraz roślin ozdobnych. W protokołach diagnostycznych EPPO PM 7/138(1) z 2021 roku szczegółowo opisano procedury wykrywania i identyfikacji pospiwiroidów, w tym PSTVd. Standard ten zastąpił wcześniejsze protokoły EPPO PM 7/6 i PM 7/33, zapewniając ujednolicone podejście diagnostyczne. Wszystkie pozytywne wyniki testów muszą być potwierdzone przez różną metodę lub poprzez sekwencjonowanie i analizę sekwencji amplikonu dla zapewnienia dokładności identyfikacji.