Ugrás a tartalomhoz

Növényvírusok és virológiai vizsgálati módszerek

dr. Horváth József - dr. Gáborjányi Richard

Mezőgazda Kiadó

Zárványok

Zárványok

A fertőzés során létrejött zárványokat (inclusions) elhelyezkedésük, felépítésük, illetve eredetük alapján csoportosíthatjuk. Vannak a citoplazmában található zárványok, és vannak olyanok, amelyek különböző sejtalkotókban (sejtmag, mitokondrium stb.) helyezkednek el. Szerkezetük és származásuk szerint virionokból vagy vírus eredetű képletekből és növényi eredetű összetevőkből állhatnak. Szabályos kristályos elrendeződést, kristályszerű vagy lazább amorf halmazt alkothatnak. A különböző vírusok létrehozhatnak hasonló belső vagy mikrotüneteket, ennek ellenére egyes zárványtípusok annyira egyedi jellegűek, hogy diagnosztikai célra is felhasználhatók. A zárványok finomszerkezete elektronmikroszkóppal vizsgálható, a szöveten belüli elhelyezkedésüket, gyakoriságukat fénymikroszkóppal lehet megfigyelni (Christie és Edwardson, 1977, 1986; Martelli és Russo, 1977; Edwardson et al., 1993; Dijkstra és De Jager, 1998).

Kristályos citoplazmatikus zárványok

A dohány mozaik vírus (tobacco mosaic tobamovirus) által szisztemikusan fertőzött növények sejtjeinek citoplazmájában a virionok gyakran nagy területre kiterjedő aggregátumokat hoznak létre (Esau, 1968). A szabályos kristályszerkezet úgy alakul ki, hogy a virionok szorosan egymás mellé és fölé rendeződnek, több rétegben hexagonális síkot alkotnak. Ezért ezeket a zárványokat sokszor hexagonális lemezekként említik (57. ábra). A kristályok metszete hatszögletű, négyzet vagy téglalap alakú lehet. A dohány mozaik vírus egyes törzsei és a Tobamovirus nemzetség egyéb tagjai esetében a zárványok nem egyenes síkokkal határoltak, hanem kör, ovális vagy szabálytalan alakúak. Ezeknél több lemez kerül egymás fölé, amelyekben a lemez síkjára merőlegesen, hexagonális rendszerben találhatók a virionok, egy vagy több rétegben. A lemezek behajolhatnak, keresztmetszetben koncentrikus köröket alkotnak. A vírus „aucuba” törzse olyan virionfelhalmozódást okoz, amelyben az egyes rétegek egy síkban fekszenek és a virionok rétegenként körülbelül 60°-os szöget zárnak be egymással. Ezek hosszú nyaláboknak vagy tű alakú képleteknek látszanak. A fertőzés előrehaladtával a szabályos kristályos szerkezet fellazulhat, ekkor a virionok kristályszerű zárványt képeznek.

57. ábra - Kristályos citoplazmatikus zárvány, dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött dohány (Nicotiana tabacum) parenhimasejtjében. A pálcika alakú virionok egymással párhuzamosan, sorokba rendeződve, számos réteget képeznek. 26 000-szeres nagyítás. CH = kloroplasztisz, VA = központi vakuólum, W = sejtfal [Esau, 1968 után]

Kristályos citoplazmatikus zárvány, dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött dohány (Nicotiana tabacum) parenhimasejtjében. A pálcika alakú virionok egymással párhuzamosan, sorokba rendeződve, számos réteget képeznek. 26 000-szeres nagyítás. CH = kloroplasztisz, VA = központi vakuólum, W = sejtfal [Esau, 1968 után]


Amorf citoplazmatikus zárványok

A virionok (elsősorban a fertőzés korai szakaszában) amorf zárványokat is létrehozhatnak. A dohány mozaik vírussal szisztemikusan fertőzött dohánynövényben Esau (1968) X-testnek nevezte el ezeket a formákat, amelyek mátrixba ágyazott érett virionokat tartalmaznak (58. ábra). A mátrix, amely riboszómákat is tartalmaz, szemcsékből (granulumok), csövecskékből (tubulusok) és membránokból áll. Az érett virionok jelenléte a citoplazmában a vírusösszeépülés folyamatára utal. Az X-testeket ezért viroplazma néven is említik.

58. ábra - Amorf citoplazmatikus zárvány (X-test) dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött Nicotiana tabacum levelének parenhimasejtjében. A tubulusok (csövecskék) kis csoportokban, a nyalábok egymással szöget bezárva rendeződtek. RB = riboszómák, ER = endoplazmatikus retikulum, VA = üregek, V = virionok [Esau, 1968 után]

Amorf citoplazmatikus zárvány (X-test) dohány mozaik vírussal (tobacco mosaic tobamovirus) fertőzött Nicotiana tabacum levelének parenhimasejtjében. A tubulusok (csövecskék) kis csoportokban, a nyalábok egymással szöget bezárva rendeződtek. RB = riboszómák, ER = endoplazmatikus retikulum, VA = üregek, V = virionok [Esau, 1968 után]


A karfiol mozaik vírussal (cauliflower mosaic caulimovirus) fertőzött tarlórépa sejtjeiben az amorf zárványokban az izometrikus virionokon kívül a vírus nem-szerkezeti géntermékét is kimutatták (Espinoza et al., 1991). A vírusgenomban kódolt fehérje a zárványok egy részében a levéltetű-átvitelért felelős. A zárványok másik részében más fehérje-összetevőket találtak, melyek valószínűleg a vírusreplikációban és az összeépülési folyamatban vesznek részt.

Hengeres citoplazmatikus, forgókerékszerű (pinwheel) zárványok

A Potyviridae család tagjai egy egészen különleges zárvány képződését idézik elő a fertőzött növényekben. A zárványnak több típusa van, amely vírusra jellemző, és nem függ a gazda–parazita között kialakuló kölcsönhatás jellegétől. Ezért ez az elektronmikroszkópos tünet diagnosztikai jelentőségű. A zárvány típusa szerint négy alcsoportot különböztetünk meg. Az I. alcsoportba tartoznak azok a vírusok, amelyek csak lemezes zárványt, a II. alcsoportba, amelyek csak tekercseket hoznak létre, a III. alcsoport tagjai a tekercsek mellett rövid, lemezes aggregátumokat is képeznek, míg a IV. alcsoportban a tekercsek hosszú lemezekkel együtt fordulnak elő (Christie és Edwardson, 1977). Felépítésükben egy egyszerű, a vírusgenom által kódolt, nem-glükozilált protein vesz részt. Egy központi tubulusból és abból kiinduló öt–tizenöt visszahajló lemezből állnak. Keresztmetszetben forgókerékszerű (pinwheel) alakzatot mutatnak, hosszmetszetben a lemezek nyalábként tűnnek föl (59. ábra). A lemezek kiterítve négyszög vagy háromszög alakúak; az előbbiek hengeres, az utóbbiak kúpos zárványt alkotnak. Ha a lemezek egyenesek maradnak, akkor lemezes aggregátumról beszélünk, ha feltekerednek, akkor tekercsről.

59. ábra - Potyvirusokra jellemző forgókerékszerű (pinwheel) zárványok (A, B, C). C: Malva érkivilágosodás vírus (Malva vein clearing potyvirus) forgókerékszerű zárványai. 80 000-szeres nagyítás. La = lemezes aggregátumok, P = plasztid (kloroplasztisz), M = mitokondrium, Pw = forgókerékszerű (pinwheel) zárvány [Horváth József szívessége folytán]

Potyvirusokra jellemző forgókerékszerű (pinwheel) zárványok (A, B, C). C: Malva érkivilágosodás vírus (Malva vein clearing potyvirus) forgókerékszerű zárványai. 80 000-szeres nagyítás. La = lemezes aggregátumok, P = plasztid (kloroplasztisz), M = mitokondrium, Pw = forgókerékszerű (pinwheel) zárvány [Horváth József szívessége folytán]


A zárványoknak a fertőzési folyamatban betöltött szerepét sokan tanulmányozták és tanulmányozzák napjainkban is (Shukla et al., 1994). A hengeres zárványok a fertőzés első szakaszában a plazmalemma közelében képződnek és központi tubulusuk a plazmodezmán áthúzódik; később eltávolodnak a plazmalemmától, a sejt belseje felé kerülnek és a citoplazmában gyűlnek össze. Ezért valószínű, hogy a virionok sejtről sejtre történő terjedését segítik elő. Másrészt viszont a lemezek általában a durva felszínű endoplazmatikus retikulummal is szorosan kapcsolódnak (Huth et al., 1984). A zárványfehérje egyes aminosavszakaszai nukleotidkötő képességgel rendelkeznek, és az N-végi régiója helikáz-aktivitást mutat. Ezek a tulajdonságok, és az a tény, hogy a zárványokhoz virionok is kapcsolódnak, azt a feltételezést támasztják alá, hogy részt vesznek a vírusreplikációban és a virionok összeépülésében is (Ammar et al., 1994).

Kristályos sejtmagzárvány

A Potyviridae család egyes tagjai (elsősorban a II. alcsoportba tartozók) a gazdanövény sejtmagjában kristályos zárványok keletkezését váltják ki (60. ábra). Ezek eltérő alakúak: négyoldalú csonka piramis, bipiramidális rombusz, csonkagúla, kocka vagy tű alakúak (Shukla et al., 1994; Edwardson és Christie, 1991). Kimutatták bennük azt a vírus eredetű proteázt, amely a vírusgenomban kódolt poliprotein poszt-transzlációs feldarabolását végzi, és egy másik fehérjét is, az RNS-függő RNS-polimeráz enzimet is.

60. ábra - Sejtmagzárványok dohány karcolatos vírussal (tobacco etch potyvirus) fertőzött dohánylevél (Nicotiana tabacum) sejtjeiben. A: a metszés síkja merőleges a zárvány síkjára; B: a metszet egy bipiramidális zárvány lemezének síkjában készült. Az ábrák bal alsó sarkában a vonal 500 nm-nek felel meg. Nu = nucleolus (sejtmagvacska) [Francki et al., 1985 után]

Sejtmagzárványok dohány karcolatos vírussal (tobacco etch potyvirus) fertőzött dohánylevél (Nicotiana tabacum) sejtjeiben. A: a metszés síkja merőleges a zárvány síkjára; B: a metszet egy bipiramidális zárvány lemezének síkjában készült. Az ábrák bal alsó sarkában a vonal 500 nm-nek felel meg. Nu = nucleolus (sejtmagvacska) [Francki et al., 1985 után]