Charakterisierung eines Bunyavirus-ähnlichen Pflanzenvirus, das mit der Ringfleckigkeit der Eberesche (Sobus aucuparia L.) assoziiert ist
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Erreger der Ringfleckigkeit der Eberesche, einer in ganz Europa verbreiteten Erkrankung, mit molekulargenetischen Methoden aufzuspüren und zu charakterisieren. Da eine virale Ätiologie vermutet wurde, es aber keine Hinweise auf bekannte Viren gab, war die Isolierung hochmolekularer doppelsträngiger RNA (dsRNA) eine gute Möglichkeit, eine Virusinfektion nachzuweisen. Solche dsRNA wird von vielen Pflanzenviren während der Replikation gebildet. Tatsächlich wurden in Proben von Ebereschen mit der Ringfleckenerkrankung vier verschieden große Moleküle von dsRNA gefunden. Diese dsRNA ließ sich in mehrstufigen Verfahren als „copyDNA“ klonieren, was die Erstellung der vollständigen Nukleotidsequenz der ursprünglichen RNA-Moleküle ermöglichte. Die bioinformatische Analyse der RNA-Sequenzen ergab, dass es sich um ein völlig neuartiges Virus handelte, welches von uns „European mountain ash ringspot-associated virus“ genannt wurde. Es ist ein Virus mit einem segmentierten RNA-Genom aus vier einzelsträngigen RNA-Molekülen in negativer Orientierung, ein sog. „ss(-)RNA-Virus“. Jede RNA enthält ein Gen für ein Protein, RNA1 (7.040 nt) kodiert für die virale RNA-Polymerase, RNA2 (2.335 nt) für Glycoproteine und RNA 3 (1.560 nt) für das Nucleocapsid-Protein. Die RNA4 (1.348 nt) kodiert für ein Protein unbekannter Funktion. Das „International Committee on Taxonomy of Viruses“ (ICTV) hat die Existenz und den Namen dieses neuartigen Virus anerkannt und in seine Virusliste mit dem Acronym EMARaV aufgenommen. Aufgrund der besonderen molekularen Organisation von EMARaV wurde die neue monotypische Gattung Emaravirus geschaffen. Die Gattung Emaravirus weist Ähnlichkeiten mit Bunyaviren auf, die bei Pflanzen, Tieren und Menschen Infektionskrankheiten auslösen. Unsere Arbeiten zur Charakterisierung von EMARaV führten weiter dazu, dass molekulare Testverfahren zur Verfügung stehen, um dieses Virus und mögliche Verwandte in Kulturpflanzen und Forstgehölzen aufzuspüren. Die Lokalisation der viralen RNA wurde durch in situ-Hybridisierung untersucht, wichtige Proteine des Virus konnten durch rekombinante Expression in pflanzlichen Protoplasten mit dem Golgi-Apparat kolokalisiert werden. Quantitative Bestimmungen der EMARaV-RNAs an Ebereschenbäumen im Jahresverlauf zeigten, dass die Spiegel der viralen (-)RNAs bis zu 30 mal höher waren als die der komplementären (+)RNAs. Die Ruheperiode der Bäume im Winter überdauert das Virus in den im Herbst angelegten Blattknospen und im Bast. Inzwischen ist es auch gelungen, einen möglichen Überträger zu identifizieren, mit dessen Hilfe sich das Virus verbreitet. Es ist eine Gallmilbe, die Birnenpockenmilbe Phytoptus pyri, in der EMARaV-RNA und das Hüllprotein P3 nachgewiesen wurden. Damit ist nicht ausgeschlossen, dass das Virus von der Eberesche auf Obstgehölze übertragen werden kann, da diese zum Wirtskreis der Gallmilbe gehören. Somit konnte durch dieses Forschungsvorhaben nicht nur gezeigt werden, dass die Ringfleckigkeit der Eberesche wohl durch ein Virus verursacht wird, sondern es wurde eine völlig neue Gattung der Viren entdeckt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005) Double stranded RNA pattern and partial sequence data indicate plant virus infection associated with the ringspot disease of European mountain ash (Sorbus aucuparia L.). Arch Virol 150:37-52
Benthack W, Mielke N, Büttner C, Mühlbach HP
- (2007) A novel, multipartite, negative-strand RNA virus is associated with the ringspot disease of European mountain ash (Sorbus aucuparia L.) J Gen Virol 88: 1337-1346
Mielke N, Mühlbach HP
- (2008) Detection of European mountain ash ringspot-associated virus (EMARAV) in Sorbus aucuparia L. by a specific antiserum and reverse transcription-PCR. For Path 38:371-380
Mielke N, Weber M, Khan S, Mühlbach HP
- (2008) Taxonomic proposal to the ICTV Executive Committee for the new species European mountain ash ringspot-associated virus and the new genus Emaravirus
Mielke N, Schlatermund N, Mühlbach HP
- (2009) A multipartite single-stranded negativesense RNA virus is the putative agent of fig mosaic disease. J Gen Virol 90: 1281-1288
Elbeaino T, Digiaro M, Alabdullah A, De Stradis A, Minafra A, Mielke N, Castellano MA, Martelli GP
- (2009) Detection of potato spindle tuber viroid (PSTVd) in minute amounts of potato (Solanum tuberosum L.) leaf tissue by hybridization techniques and, together with potato viruses, by multiplex RT-PCR
Khan MS, Timmermann C, Hoque MI, Sarker RH, Mühlbach HP
- (2010) Detection of European mountain ash ringspot-associated virus-specific RNA and protein P3 in the pear leaf blister mite Phytoptus pyri (Eriophyidae). Arch Virol 155: 987-991
Mielke-Ehret N, Thoma J, Schlatermund N, Mühlbach HP
- Detection of double stranded RNA (dsRNA) and virus-like enveloped particles in leaves of dieback affected Dalbergia sissoo from Bangladesh. Australasian Plant Pathology
Vogel S, Tantau H, Mielke-Ehret N, Hoque MI, Sarker RH, Saha ML, Alam SkS, Khan MS, Mühlbach HP
