Paradicsom foltos hervadás vírus – „szupervírus szupervektorral”

Ha a széles gazdanövénykör nagy patogenitással, gyors alkalmazkodóképességgel és nagy járványtani potenciállal párosul olyan „szupervírusok” üthetik fel a fejüket, melyek ellen nagyon nehezen és csak komplex stratégiát alkalmazva védekezhetünk. A paradicsom foltos hervadás vírus (Tomato spotted wilt orthotospovirus, TSWV) ezekhez a vírusokhoz sorolható.

Taxonómiai helye

A Nemzetközi Vírustaxonómiai Bizottság (ICTV) által közreadott legújabb adatok szerint a TWSV a Bunyavirales rend Tospoviridae családjának jelenleg 11 vírusfajt magába foglaló Orthotospovirus nemzetségébe tartozik, a nemzetség típusfaja. A Bunyavirales rendben gerinceseket, gerincteleneket és növényeket fertőző vírusokat egyaránt találunk.

Felfedezése, gazdasági jelentősége, elterjedése

A TSWV egyike a legrégebben felfedezett növényvírusoknak. Az általa okozott súlyos betegséget, a paradicsom foltos hervadását először 1915-ben figyelték meg Ausztrália Victoria államában. A betegség vírusos eredetét 1930-ban igazolták. Napjainkban a TSWV már minden földrészen elterjedt a fogékony kultúrnövényeken, elsősorban a zöldségféléken (paradicsom, paprika, saláta), dísznövényeken (pl. krizantém, begónia), valamint számos szántóföldi kultúrán (pl. amerikaimogyoró, dohány). Egyes kultúrákban akár 50-90%-os termésveszteséget és gyakran a növények pusztulását is okozhatja. Az általa okozott kárt világszinten évente egymilliárd dollárra becsülik.

A 10 legjelentősebb növényi vírus közé sorolják, de a molekuláris virológusok rangsorában a második helyre került. Európában először 1929-ben jelezték felbukkanását az Egyesült Királyságban a burgonyafélékhez tartozó álombogyón (Withania somnifera). Közép- és kelet-európai előfordulását és főként dohányon okozott kártételét az 1950-70-es éveken írták le. A vírus leghatékonyabb vektora, a nyugati virágtripsz (Frankliniella occidentalis) az öreg kontinensre az 1980-as években került be az Egyesült Államokból és gyorsan terjedt tovább. Becslések szerint Európa és Dél-Afrika területén évente 229±20 km-es sebességgel terjedt. A nyugati virágtripsz terjedésével szoros összefüggésben az 1990-es években kezdődött az orthotospovírus járványok kialakulása, ami katasztrofális veszteségeket okozott a zöldség- és dísznövény termesztésben Spanyolországban, Franciaországban és Olaszországban.

A TSWV fertőzésére jellemző betegségtüneteket Magyarországon először a 70-es évek elején figyeltek meg dohány növényeken, magát a vírust azonban csak 1980-ban izolálták. A legnagyobb károkat hazai viszonyok között dohányon, hajtatott paprikán és paradicsomon okozza. Burgonyán, borsón és számos dísznövényen is jelezték kártételét. Ezen felül gyomnövényekről is kimutatták.

A virion tulajdonságai (alak, méret, felépítés, stabilitás)

A TWSV virionjai közel gömb alakúak, átmérőjük 90-120 nm, a víruspartikulumok elektronmikroszkóppal jól megfigyelhetők (1. kép).

A viriont gazda eredetű kettős lipidburok veszi körül, melyben a vírus által kódolt Gn és Gc proteinek tüskeszerű alakzatot alkotnak a felszínen (1. ábra).

A virion 5% nukleinsavból (RNS), 70% fehérjéből, 5% szénhidrátból és 20% lipidből épül fel. A víruspartikulumok instabilak. Hőinaktiválási pontjuk 40-46 °C, szobahőmérsékleten eltarthatóságuk mindössze 2-5 óra.

A vírusgenom szerveződése és tulajdonságai

A vírusgenom osztott (szegmentált), három egyszálú RNS alkotja, melyek mérete megközelítőleg 8,9, 4,8 és 2,9 kilobázis. A genomi RNS-ek jelzése molekulatömegük csökkenő sorrendjében a szakirodalomban: L (large), M (medium) és S (small) RNS-ek (1. ábra).

A genomi RNS-eken összesen 5, nem átfedő, nyitott fehérje leolvasási keret (ORF) található (2. ábra).

Az L RNS negatív polaritású, a vírusreplikációhoz szükséges kb. 330 kDa molekula tömegű RNS függő RNS polimeráz fehérjét kódolja. Az M és S RNS-ek ambiszensz polaritásúak. Az M RNS két génje két különböző proteint kódol. Az NSm jelzésű 34 kDa-os protein nem strukturális fehérje, melyről igazolták, hogy a vírus sejtről sejtre történő mozgását segíti a plazmodezmán keresztül (movement protein). Az M RNS által kódolt másik fehérje glikoproteid prekurzor, mely a virion külső membránján lévő ún. tüske formát alkotó Gn és Gc fehérjékre hasítódik. Ezen glikoproteidek jelentősége igen nagy, hiszen feltétlenül szükségesek a vírus növényben, valamint állati vektorukban, a tripszekben történő felszaporodásához.

Az S RNS szegmens által kódolt kb. 54 kDa tömegű nem struktúrális NSs fehérje többfunkciós tulajdonságú. Egyrészt a növényi géncsendesítést elnyomó aktivitású (silencing supressor), azaz csökkenti a fertőzött növény védekezőképességét a vírussal szemben és befolyásolhatja a növényen kialakuló szimptómák jellegét is. Másrészt kimutatták, hogy az NSs fehérje a paprikában található Tsw rezisztencia gén induktora, azaz a vírus avirulencia (Avr) faktora is. Az S RNS által kódolt másik fehérje az N jelzésű nukleokapszid protein (kb. 29 kDa), amely mindhárom virális RNS beburkolásában részt vesz. A nukleokapszid struktúra kialakításában részt vesz még az L protein is, melyből minden vírusszegmens tartalmaz legalább egy kópiát.

Biológiai tulajdonságok

Gazdanövénykör

A TSWV polifág növényvírus, gazdanövényköre az egyszikű és kétszikű növényekre egyaránt kiterjed. A vírussal szemben fogékony fajok nagyon sok növénycsaládban megtalálhatók. Több mint 1000 növényfajt fertőz. Más orthotospovírusok (pl. paprika klorózis vírus) természetes gazdanövényköre jóval szűkebb. Számos fontos kultúrnövény (pl.: amerikaimogyoró, saláta, paprika, paradicsom, dohány) a vírussal szemben a különösen fogékony fajokhoz tartozik. A TSWV a természetben különböző vad növényeken, köztük sok gyomnövényen (pl. Datura stramonium, Galinsoga parviflora, Hibiscus trionum, Polygonum sp., Stellaria media) előfordul. Ezek fontosságát a járványok kialakulásában eltérő módon ítélik meg. Egyesek erősen kételkednek a gyomnövények járványtani jelentőségében, mások szerint a téli időszakban az áttelelő és évelő gyomok rezervoár növényként segítik a vírus fennmaradását és következő évi fertőzését. A TSWV részben mutációk, részben rekombinációk miatt nagyon változékony, különböző gazdanövényekhez gyorsan alkalmazkodó vírus.

Citopatológia

A szisztemikus fertőzést követően a TSWV virionok szinte minden növényi szövetben és szervben megtalálhatók. A sejtekben az érett vírusrészecskék csoportokban halmozódnak fel elsősorban a durva felületű endoplazmatikus retikulum ciszternáiban. A fertőzés korai szakaszában a citoplazmában kétszeresen burkolt partikulumok találhatók. Ezen felül megfigyeltek jellegzetes csöves (tubuláris) szerkezeteket, melyek a plazmodezmákból kinyúlnak az újonnan fertőződött sejtekbe. Ezekről a csövekről bizonyították, hogy tartalmazzák a nem stuktúrális NSm fehérjét. Az orthotospovírus fertőzésekre jellemző a citoplazmában található, nagy kiterjedésű amorf viroplazma, helyenként sötét barázdált foltokkal. A fertőzött sejtekben ezen kívül rostos szerkezetű elváltozásokat is kimutattak, melyekről kiderült, hogy a TSWV NSs proteint tartalmazzák

Átvihetőség

Az orthotospovírusok, így a TSWV is mechanikailag, növényi szövetnedvvel átvihetők, de tekintettel a virionok labilitására, a természetben ez a fertőzési mód nem jelentős. A mechanikai átvitelt laboratóriumi körülmények között alkalmazzák pl. a rezisztencia-nemesítésben.

Természetes körülmények között növényről-növényre a TSWV elsősorban rovarvektorokkal, különböző tripsz fajokkal terjed perzisztens, propagatív módon. Eddig öt tripsz nemzetség (Frankliniella, Thrips, Scirtothrips, Ceratothripoides, Dictyothrips) fajairól igazolták, hogy orthotospovirusok vektorai. A legfontosabb vektorfajok a Frankliniella occidentalis és a Thrips tabaci, továbbá a Thrips setotus, Thirps palmi, Frankliniella fusca, Frankliniella intonsa, Frankliniella schultzei, Frankliniella bispinosa, Frankliniella tenuicornis, Scirtothrips dorsalis. Ezek közül hazánkban a nyugati virágtripsz (F. occidentalis, 2. kép) és a dohánytripsz (T. tabaci) fordul elő.

A tripszek szúró-szívó szájszervvel táplálkoznak a növények levelein, virágain és termésein (pl. paprika bogyón). A fogékony fertőzött növényekben a vírus a hajtáscsúcsi fiatal részekben nagy koncentrációban van jelen. A frissen kelt lárvák elsősorban ezeken a növényi részeken táplálkoznak, így nagy eséllyel veszik fel a vírust. A vírust csak a táplálkozó első (L1) és második (L2) stádiumú lárvák képesek felvenni és csak a lárvakorban fertőződött tripsz egyedek képesek leadni. Amelyik egyed vírushordozóvá válik, egész élete során megőrzi fertőzőképességét. A TSWV szaporodik is a tripszekben. A vírust leadni az L2-es lárva és az imágó tudja. Annak ellenére, hogy több mint 5000 tripsz fajt ismerünk, eddig csupán 14 fajról bizonyított vírusvektor szerepük. A vírus és a tripszek közötti specifikus kapcsolat valószínűleg a tripszekben meglévő receptorokhoz köthető, melyek a nem vektor fajokban nincsenek meg. A dohánytripsz és a nyugati virágtripsz legalább négy másik igen fontos növényi vírus vektoraként is ismert.

A TSWV nemcsak a növényekre, hanem a tripszekre is jelentős élettani hatással van. Egyes megfigyelések szerint a vírus által fertőzött tripszek viselkedése megváltozik. Bizonyították, hogy a fertőzött hímek a nem fertőzött hímekkel összehasonlítva aktívabban táplálkoznak, ami a vírusterjesztés hatékonyságát növeli. A nőstény egyedeknél ilyen különbséget nem figyeltek meg. Igazolt, hogy a nyugati virágtripsz lárvái gyorsabban fejlődnek ki a TSWV-vel fertőzött gazdanövényen, mint a nem fertőzött növényen. Ezen felül megállapították, hogy a táplálkozó tripszek előnyben részesítik azokat a növényeket, melyek már vírusfertőzöttek.

A TSWV maggal történő átvitelére csak néhány korai munka utal, de erre további bizonyítékok nincsenek. Amerikaimogyorón (Arachis hypgaea) kimutatták a vírust a terméshéjból és a maghéjból, de az embrióból nem. Néhány éve feltűnést keltett, hogy a TSWV-vel rokon szója érnekrózis vírusról igazolták, hogy a szója magjával átvihető. Paprika és paradicsom felületileg nem fertőtlenített magvairól DAS-ELISA teszttel kimutatták a TSWV-t, felületi fertőtlenítés után azonban nem. A TSWV terjedése pollennel és arankával (Cuscuta spp.) nem bizonyított, oltással azonban könnyen átvihető. Vegetatív szaporítással a legtöbb növényvírushoz hasonlóan átjut az anyanövényről a leszaporított egyedekre. Ez a dísznövény-szaporítás során sajnos jelentősen hozzájárul a TSWV elterjedéséhez.

A TSWV által okozott fontosabb növényi betegségek

Szántóföldi kultúrák

A TSWV számos fűfélét (Setaria, Poa, Lolium fajok) fertőz, gabonaféléken azonban eddig nem fordult elő. Nagy károkat okoz ugyanakkor kétszikű kultúrákon, elsősorban a dohányon és az USA-ban amerikaimogyorón. Fertőzése ismert a szóján és burgonyán. Utóbbi növényről Magyarországon is kimutatták. Legfontosabb olajnövényeinken és hüvelyes takarmánynövényeinken (repce és napraforgó, illetve lucerna, vöröshere, lóhere, csillagfürt, lóbab) – bár fogékonyak a vírussal szemben – természetes TSWV fertőzést hazai körülmények között eddig nem állapítottak meg.

Zöldségnövények

A termesztett paradicsom és paprika fajták többsége fogékony a vírussal szemben. A fogékonyság mindenekelőtt abban nyilvánul meg, hogy a vírus a fertőzés primer helyéről először sejtről sejtre lokálisan terjed, majd elérve az edénynyalábokat, ezeken keresztül gyorsan a növény távoli részeibe (hajtáscsúcs, virág, termés) is eljut. A generalizált (szisztemikus) fertőzés a vírustörzs virulenciájától, a fertőzés időpontjától és a termesztési körülményektől függően nagyon változatos betegségtüneteket idéz elő. A korai palántakorban bekövetkező fertőzések súlyos és változatos szisztemikus tüneteket okoznak. Jellemző, hogy a csúcsi leveleken elhalások, érközi sárga mozaik, deformációk és sárga klorotikus-nekrotikus gyűrűsfoltosság jelenik meg (3. kép).

Ezek a növények a növekedésben erősen visszamaradnak, kevés bogyót kötnek és a bogyókon is sárga gyűrűsfoltosság és foltos elhalás tünetek alakulnak ki (4., 5. kép).

Paradicsomon gyakori a levelek bronzos elszíneződése (6. kép), amelyről a betegség a német szakirodalomban a „bronzfoltosság” (Bronzefleckenkrankheit) nevet kapta.

Ez a név került át régebben a magyar szakirodalomba és jóllehet a vírus hivatalos nevének fordítása a „foltos hervadás vírus”, a hazai irodalomban még ma is gyakran találkozhatunk a „bronzfoltosság vírus” elnevezéssel is. A már kinevelt, az intenzív termésképzés stádiumában lévő növényeken kialakuló késői szisztemikus fertőzés gyakran csak a bogyón okoz sárga foltosság és gyűrűsfoltosság tüneteket (7. kép).

A tripszek a TSWV-t leadhatják a fogékony paprika és paradicsom fiatal bogyóján is. A zöld paprikabogyón ilyenkor koncentrikus klorotikus gyűrűsfoltosság alakulhat ki, míg a fehér cecei típusú fajtákon a gyűrűsfoltosság az éréskor színeződő bogyókon észlelhető (8. kép).

A TSWV súlyos betegséget okoz a salátán, articsókán, zelleren és a tojásgyümölcsön, de ezeken a fajokon Magyarországon még nem figyelték meg. Ezzel szemben a Nyírségben fellépett a borsón, melyen csúcselhalást, virágelhalást és a kötött hüvelyek elhalását idézi elő (9. kép).

Dísznövények

A TSWV-vel szemben a dísznövények sokasága fogékony és Európában először ezeken a növényeken tapasztalták a vírus járványos fellépését. Ez összefüggött a nyugati virágtripsz Amerikából történt behurcolásával és gyors terjedésével a nyugat-európai növényházakban. Nagy károkat tapasztaltak Gerbera, Begonia (10. kép), Dendranthema, Cyclamen, Ocimum, Eustoma, Catharantus és Verbena fajokon.

A dísznövényimportra vezethető vissza a nyugati virágtripsz behurcolása Magyarországra is, és nagyon valószínű, hogy ezzel együtt különböző TSWV törzseket is „importáltunk”. A hazai dísznövénytermesztésben eddig a legnagyobb károkat krizantémon tapasztalták, melyen a vírus szár- és levélelhalást okoz (11. kép).

Védekezés

A vírusos növényeket gyógyító növényvédő szerek (viricidek) hiányában a vírusok elleni védekezés kizárólag a fertőzések vagy a betegségek kialakulásának megelőzésére korlátozódik. Ehhez elengedhetetlenek a járványtani ismeretek és a vírus-gazdanövény kapcsolatok genetikai hátterének ismerete. A visszatérő és olykor katasztrófális veszteségeket okozó TSWV járványok arról árulkodnak, hogy lehetőségeink korlátozottak és csak sok körülmény figyelembe vételével, előrelátó növényvédelmi tervezéssel csökkenthetjük a járványveszélyt és a vírus által okozott károkat.

Mivel a TSWV-t tripszek terjesztik, kézenfekvőnek tűnne, hogy a rovarok elleni hatékony kémiai védekezés egyúttal a vírusterjedést is megakadályozza. Sajnos ez a gyakorlatban – különösen szabadföldi viszonyok között – nem vált be, ami több okra is visszavezethető. A tripszek rejtett életmódja miatt a kontakt hatású inszekticidek legtöbbször nem jutnak a rovarra, a szisztemikusan ható szerek pedig nem hatnak olyan gyorsan, hogy megakadályozzák a vírusleadást. A tripszek gyorsan szaporodó rovarok és populációikban hamar kialakulnak és szelektálódnak a különböző hatóanyagokra rezisztens változatok. A talajba húzódó prenimfa és nimfa stádiumú tripszeket nem érik el a vegyszerek. Fentiek miatt kardinális kérdés, hogy a kultúrnövények állományaiba betelepülő tripsz populációban milyen arányban fordulnak elő vírust hordozó egyedek.

Ehhez figyelembe kell venni, hogy a rovarok a vírust lárva korban vehetik fel fertőzött növényekről, melyek lehetnek gyomnövények és beteg kultúrnövények. Emiatt a táblák és termesztőberendezések gyommentessége és az általános telephigiénia betartása a kertészetekben nagyon foltos. Gyakorlati tapasztalatunk a fóliás kertészetek gyomossága, és a fóliaházakban is olykor az áttelelő veszélyes vírusforrás gyomnövények (pl. a tyúkhúr) „megtűrése”, vagy különböző dísznövények átteleltetése. A TSWV perzisztens vírus, azaz a vírust hordozó tripszek életük végéig fertőzési források is (nem beszélve arról, hogy a vírus szaporodik a vektorban).

Mivel a tripszek áttelelhetnek szabadföldön is, a primer tavaszi fertőzéseket gyakran áttelelt tripszek okozzák. Japán kutatók kimutatták, hogy ősszel a fóliaházakból kidobott, TSWV-vel feltőzött elhervadt paprika növények beteg bogyóin a tripszek még sokáig táplálkoznak és felvehetik a vírust. A környezeti tényezők fontosságára hívta fel a figyelmünket néhány éve egy súlyos TSWV járvány szabadföldi paradicsomon, melynek kiinduló forrása a közelben fóliaház alatt átteleltetett fertőzött krizantém állomány volt, melyet a paradicsom kiültetése után számoltak fel. A gyommentesség, az előző évi növényállományok eltávolítása, a veszélyes növény szomszédságok kerülése és az általános telephigiénia betartása a palántanevelő és termelő kertészetekben alapvető fontosságú a megelőzésben.

A tripszek elleni kémiai (vegyszeres) védekezés korlátai miatt előtérbe kerültek a genetikai és a biológiai védekezés lehetőségei és módszerei. Hatékony genetikai védelmet eddig természetes rezisztencia gének beépítésével vagy virális gének felhasználásával létrehozott transzgenikus (ún. GMO) fajták termesztésbe vonásától várták. Bár a krizantém, a földimogyoró, a dohány és a paradicsom egyes GMO fajtái magas szintű TSWV ellenállósággal rendelkeznek, gyakorlati felhasználásuk nagyon szűk körű, Magyarországon nem engedélyezett.

A természetes rezisztencia gének közül a paradicsomban az Sw5, a paprikában a Tsw géneket építették be a rezisztens fajtákba. Mindkét gén vad fajokból (Solanum peruvianum, illetve Capsicum chinense) származik, dominánsan öröklődik és a fertőzésre helyi nekrogén (hiperszenzitív) válaszreakcióval kapcsolt tulajdonságért felelős. Az ezekkel a génekkel rendelkező paradicsom és paprika fajtákon a vad típusú, rezisztenciát indukáló (RI) TSWV törzsek a fertőzés helyén sejt és szöveti elhalást okoznak, és az esetek többségében a vírus a fertőzés helyén lokalizálódik (12. kép).

A két gén különbözik abban, hogy az Sw5 gén induktora a vírus M genomi szegmensén kódolt NSm protein, míg a Tsw gén induktora az S RNS-en kódolt NSs fehérje molekula, melyeket a növény felismerve sejtelhalással válaszol. Jóllehet ezek a gének megvédik a növényeket a TSWV-RI törzsek súlyos szisztemikus fertőzésétől, azonban okai lehetnek a bogyón fellépő melanotikus gyűrűsfoltosságnak (fruit melanotic ringspot, FMRS). Ezek a tünetek akkor alakulnak ki, amikor a tripszek a rezisztens növények bogyóin táplálkozva közvetlenül a bogyót fertőzik meg és így a hiperszenzitív válaszreakció a bogyón jelenik meg (13., 14. kép).

Az FMRS súlyos bogyóbetegség, és arra hívja fel a figyelmet, hogy a tripszek elleni védekezést rezisztens paradicsom és paprika fajták termesztése esetén sem szabad elhanyagolni.

A TSWV alkalmazkodóképességére jellemző, hogy a rezisztens paradicsom és paprika fajták termesztésének terjedésével gyorsan ún. rezisztenciatörő (RB, resistance breaking) vírustörzsek alakultak ki és terjednek világszerte. Ilyen törzseket Magyarországon eddig csak paprikáról ismerünk, azonban nem kérdéses, hogy előbb-utóbb paradicsomon is megjelennek. Mivel a rezisztenciatörés a vírus rezisztencia-indukáló molekuláinak génjein bekövetkező mutációk eredménye, a paradicsomon RB törzs lehet RI tulajdonságú a paprikán és fordítva. Olaszországban azonban már találtak olyan vírusvariánst, amely RB tulajdonságú mindkét növényfajon. A rezisztenciatörő törzsek felbukkanása új rezisztencia források felderítését és felhasználását indokolja és az ezirányú kutatások világszerte nagy erővel folynak.

Fóliaházakban és üvegházakban a tripszek betelepedését akadályozhatja a dupla belépő ajtó, a tripsz hálók felszerelése a szellőző nyílásokra és a belső légnyomást növelő berendezések telepítése. A sárga-kék fogólapok megfelelő számú elhelyezésével nem csak nyomon követhető a tripsz imágók bejutása, de gyéríthető is a tojást rakó egyedek száma (15. kép).

A TSWV fertőzési nyomást Petunia indikátor növényeken ellenőrizhetjük, melyeken a tripsszel leadott vírus néhány nap alatt a leveleken sötétbarna elhalásos foltokat idéz elő. Fontos a növényállományok gyakori szemléje és a TSWV-re jellemző tüneteket mutató növények azonnali eltávolítása. Az ilyen növényeket helyben kell fólia zsákokba csomagolni és lezárt zsákban eltávolítani a házból. A tripszek elleni védelem jó eredménnyel oldható meg ragadozó atkák (pl. Neoseiulus spp.) és poloskák (Orius spp.) betelepítésével. Ezeket a rovarokat ma már több cég tenyészti és forgalmazza, és szaktanáccsal is ellátják a termelőket.

Dr. Salamon Pál
NAIK Biotechnológiai Kutatóintézete, Gödöllő
Magyari Judit
SZIE Kertészettudományi Kar, Budapest