Вироиди — най-малките инфекциозни РНК патогени при растенията

Вироиди — най-малките инфекциозни РНК патогени при растения: природа, механизъм, рискове за реколтата, ключови видове (PSTVd) и значение за диагностика и растителна защита.

Вироидите са най-малките познати инфекциозни патогени. Те се състоят единствено от къси нишки от кръгова, едноверижна РНК без белтъчни обвивки или структурни протеини. Вироидите са предимно растителни патогени (болести по растенията) и някои от тях могат да причинят значителни загуби на реколтата, намалявайки добива и качеството на продукцията. Геномите на вироидите са изключително малки: типичните им размери са в диапазона от около 246 до 401 нуклеотида, което е многократно по-малко от геномите на повечето вируси. Поради липсата на капсид те се разпространяват и се репликират по различни начини от класическите вируси. Човешкият патоген (причинява заболявания при хората) вирусът на хепатит D е дефектен РНК вирус, който показва някои аналогии с вироидите поради кръглата си едноверижна РНК, но в практиката е биологично различен: той кодира протеин (delta-антиген) и зависи от хепатитен вирус В за опаковане и предаване.

Структура и геном

Вироидите са кръгли молекули от едноверижна РНК, които не кодират белтъци. Някои видове изграждат характерна почти "пръчковидна" (rod-like) вторична структура чрез комплементарно спарване на нуклеотидите по веригата; други имат по-сложна, разклонена структура. Малкият размер и специфичната вторична структура са важни за тяхната стабилност и взаимодействие с клетъчни фактори на гостоприемника.

Репликация

Вироидите не притежават собствени ензими за репликация и използват клетъчни РНК-полимерази на гостоприемните растения. Различните семейства вироиди имат различни стратегии:

• Pospiviroidae (например PSTVd): реплицират в ядрото чрез механизъм, сходен с ролинг-кръг (rolling-circle), и обикновено не съдържат автокаталитични мотиви.
• Avsunviroidae: реплицират в хлоропластите и често притежават автокаталитични секции (например hammerhead рибозими), които позволяват самосрязване и авто-лигиране по време на ролинг-кръга.

Симптоми и икономическо значение

Симптомите при заразени растения варират според вида вироид и гостоприемника: закърняване, деформирани листа, хлорози, некрози, малки и деформирани плодове, и намален добив. Някои вироиди могат да останат латентни и да причинят проблеми само при определени сортове или в комбинация с други стресови фактори. Примери за важни вироиди са вироидът на вретеновидните клубени на картофите (PSTVd), който засяга картофи и домати, Hop stunt viroid (HSVd), който вреди на хмела и някои плодни дървета, и цитрусовите вироиди (напр. CEVd), които атакуват цитрусови видове.

Разпространение и контрол

Вироидите се разпространяват основно чрез:

• вегетативно размножаване (луковици, клубени, резници) от заразен посадъчен материал;
• механично пренасяне с контаминирани градински инструменти и ръчни операции;
• частично чрез семена и прашец (при някои видове);
• редки вектори или контактни насекоми, в зависимост от специфичния вироид.

За контрол и превенция се прилагат: използване на сертификатен и вироид-свободен посадъчен материал, карантинни мерки, дезинфекция на инструменти, селектиране и използване на устойчиви сортове, елиминиране (изкореняване) на инфектирани растения и методи като меристемна култура и термотерапия за производство на чист материал. Ранното откриване и стриктната фитосанитарна практика са ключови за ограничаване на разпространението.

Диагностика

За идентификация на вироиди се използват молекулярни методи като RT-PCR, нуклеинови хибридизации (Northern blot), секвениране и специфични серологични или биологични тестове. Заради малкия размер и липсата на белтъчен капсид, молекулярните методи са най-чувствителни и надеждни.

Класификация и примери

Вироидите се класифицират в няколко рода и семейства, основните от които са Pospiviroidae и Avsunviroidae, различаващи се по мястото на репликация и присъствието или липсата на автокаталитични мотиви. Около няколко десетки вида са идентифицирани (в текста по-рано беше посочено, че са около 33 вида), но с развитието на молекулната диагностика се откриват още и се уточнява биоразнообразието им.

Откриване и история

Вироидите са първите "субвирусни патогени", открити и наречени от Теодор Ото Динер. През 1971 г. той е растителен патолог в Изследователския център на Министерството на земеделието на САЩ в Белтсвил, Мериленд. Първият вироид, който е идентифициран, е вироидът на вретеновидните клубени на картофите (PSTVd). С времето са описани множество други видове; в литературата и мониторинговите програми се посочват десетки таксони, като броят се актуализира с нови открития.

Ключови бележки: вироидите са уникални инфекциозни агенти — много малки, без протеинови обвивки и неспособни да кодират белтъци, но въпреки това способни да причиняват заболявания и икономически вреди. Подходящите фитосанитарни мерки, диагностиката и използването на чист посадъчен материал са най-ефективните стратегии за управление на тези патогени.

Въпроси и отговори

В: Какво представляват вироидите?

В: Какви заболявания причиняват вироидите?

В: Колко големи са геномите на вироидите?

В: Кой е човешкият патоген, който е подобен на вироидите?

В: Кой е открил и назовал вироидите?

В: Кой е първият идентифициран вироид?

В: Колко вида вироиди са идентифицирани?

Търсене по буква