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Lexikon der Biologie: Pflanzenviren

Pflanzenviren, pflanzenpathogene Viren, phytopathogene Viren, Viren, denen Pflanzen als Wirtsorganismen zur Infektion und Vermehrung dienen. Anhand der Genom-Nucleinsäure, der Genomorganisation und Replikationsstrategie sowie der Gestalt der Viruspartikel werden die Pflanzenviren in verschiedene Familien und Gattungen eingeteilt, nicht mehr wie früher in Virusgruppen ( vgl. Tab. 1 ). Nur ein kleiner Anteil der Pflanzenviren besitzt ein DNA-Genom. Bei Pflanzenviren mit doppelsträngigem DNA-Genom verläuft die Replikation über eine RNA-Zwischenstufe und reverse Transkription (Pararetroviren). Echte doppelsträngige DNA-Viren, wie bei den Bakteriophagen und Tierviren (Papillomviren, Polyomaviren, Adenoviren, Herpesviren und Pockenviren), sind bei Pflanzenviren nicht bekannt. Auch die Anzahl von Pflanzenviren mit doppelsträngigem RNA-Genom ist gering. Über 90% aller Pflanzenviren besitzen ein einzelsträngiges RNA-Genom, das aus einem oder mehreren Segmenten besteht und meist Plusstrang-(mRNA)-Polarität aufweist. Bei Pflanzenviren mit segmentiertem Genom enthalten die Viruspartikel jeweils nur ein Genomsegment – im Gegensatz zu Tierviren, bei denen alle Teile eines segmentierten Genoms gemeinsam in ein Virion verpackt werden (z.B. Influenzaviren). – Pflanzenviren sind die Erreger zahlreicher Pflanzenkrankheiten (Virosen) und können zum Teil große, wirtschaftlich bedeutsame Schäden an Kulturpflanzen verursachen ( vgl. Tab. 2 ). Durch den Virusnamen wird meist das charakteristische Krankheitsbild beschrieben. Als Symptome einer Virusinfektion können an den Pflanzen Veränderungen von Farbe und Form, Nekrosen und Fertilitätsstörungen auftreten. Farbveränderungen sind lokal begrenzte Chlorosen (Verminderung des Chlorophyllgehalts), die als Mosaike (Mosaikkrankheiten) oder Ringflecken (Ringfleckenkrankheit) sichtbar werden, Vergilbungen (Vergilbungskrankheit) von Blättern oder Blattadern sowie Rotfärbung der Blätter. Bei Zierpflanzen kann es zur Farbbrechung der Blüten kommen (berühmt ist die Flammung von Tulpenblütenblättern, die durch das zu den Potyviren gehörende Tulip breaking virus hervorgerufen wird). Formveränderungen betreffen vor allem die Blätter (z.B. Blattrollkrankheit). Häufig tritt als Symptom eine Verzwergung auf, bei der alle Pflanzenteile verkleinert sind. Einige Pflanzenviren sind mit Satelliten-Viren oder Satelliten-RNAs (Satelliten) assoziiert, deren Vermehrung in völliger Abhängigkeit von den Helfer-Viren erfolgt. Satelliten interferieren (Interferenz) normalerweise mit der Synthese ihrer Helfer-Viren und können die Ausprägung der Krankheitssymptome an den Wirtspflanzen beeinflussen. Von den Pflanzenviren und ihren möglichen Satelliten zu unterscheiden sind die Viroide, die aus "nackter" RNA ohne Capsid bestehen und ebenfalls Pflanzenkrankheiten verursachen können. – Da Pflanzenviren nicht aktiv in die von einer festen Zellwand umschlossenen Pflanzenzellen eindringen können, erfolgt die Infektion und Ausbreitung über verletztes Pflanzengewebe oder durch Vektoren. Häufigste Vektoren sind Insekten mit stechend-saugenden Mundwerkzeugen (Pflanzensaftsauger) wie Blattläuse und Zwergzikaden, aber auch Schmierläuse, Weiße Fliegen (Aleurodina), Milben, Wanzen und Blasenfüße. Einige Pflanzenviren werden durch Käfer, Fadenwürmer oder phytopathogene Pilze übertragen. Die Viren können passiv bei Insektenstichen und der Saug- oder Fraßtätigkeit aufgenommen und übertragen werden (nichtpersistente Viren, nichtzirkulative Übertragung). In anderen Fällen zirkulieren die Pflanzenviren nach der Aufnahme durch den Vektor im Insektenkörper (persistente Viren, zirkulative Übertragung), wobei eine Virusvermehrung stattfindet (zirkulativ-propagativ) oder nicht (zirkulativ-nichtpropagativ). Bei nichtpersistenten Viren erfolgen Virusaufnahme und -Abgabe bei kurzer Saugtätigkeit innerhalb von Sekunden bis Minuten. Semi-persistente Viren benötigen für ihre Übertragung längere Saugzeiten als nichtpersistente Viren. Bei persistenten Viren erfolgt die Virusaufnahme nach langer Saugtätigkeit innerhalb von Minuten bis Stunden. Nach Aufnahme und Zirkulation müssen die Viren die Speicheldrüse erreichen, um mit dem Speichelsekret übertragen werden zu können. In der dazwischen liegenden, Stunden bis Tage andauernden Latenzzeit ist der Vektor nicht zur Virusübertragung befähigt. Die Viruspartikel werden durch einen pinocytoseähnlichen (Pinocytose) Vorgang durch die Zell-Membran in die Pflanzenzelle eingeschleust. Die Virusvermehrung erfolgt bei den RNA-Viren im Cytoplasma, bei den DNA-Viren im Zellkern und führt häufig zu Virusaggregaten, die als Einschlußkörperchen in den Pflanzenzellen erkennbar sind. Die Zellwand ist nicht nur eine effiziente Barriere für das Eindringen der Viren, sondern auch für deren Ausschleusung und Verbreitung in den infizierten Pflanzen. Der Virustransport in benachbarte Zellen erfolgt deshalb durch die Plasmodesmen. Alle Pflanzenviren codieren für sog. "movement"-Proteine, welche die Plasmodesmen so verändern, daß das Virusgenom von Zelle zu Zelle weitergegeben werden kann. Dabei nutzen die "movement"-Proteine die pflanzeneigenen Transportsysteme. Einige Pflanzenviren verursachen eine systemische Infektion, bei der die gesamte Pflanze infiziert ist, während bei anderen Pflanzenviren die Infektion auf bestimmte Pflanzenteile beschränkt bleibt. Pflanzenviren können in infizierten Wirtspflanzen, in Nebenwirten oder Vektoren oft mehrere Jahre überdauern. Zum Nachweis von Pflanzenvirusinfektionen stehen verschiedene Methoden zur Verfügung: die Infektion von Indikatorpflanzen, serologische Methoden (z.B. ELISA), elektronenmikroskopische Verfahren zum Partikelnachweis sowie in zunehmendem Maße molekularbiologische Techniken wie die sehr empfindliche Polymerase-Kettenreaktion (PCR) mit vorangehender reverser Transkription (RT; RT-PCR). virale Transportproteine.

E.S.

Lit.: Matthews, R.E.F.: Fundamentals of plant virology. San Diego 1992. van Regenmortel, M.H.V., et al. (Hrsg.): Virus Taxonomy (Seventh Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses). Academic Press 2000.

Pflanzenviren

Tab. 1: Familien, Gattungen und frühere Gruppenbezeichnungen

Genom* Familie
Gattung**
(aktuelle internationale Bezeichnung)
Virusgruppe
(frühere deutsche Bezeichnung)
DNA, ds Caulimoviridae (Caulimoviren)
Caulimovirus
Badnavirus
Petunia vein clearing-like viruses
Soybean chlorotic mottle-like viruses
Cassava vein mosaic-like viruses
Rice tungro bacilliform-like viruses
Blumenkohlmosaik-Virusgruppe
DNA, es Geminiviridae (Geminiviren)
Mastrevirus
Curtovirus
Begomovirus
Gemini-Virusgruppe
DNA, es Nanovirus
RNA, ds Partitiviridae (Partitiviren)
Alphacryptovirus
Betacryptovirus)
RNA, ds Reoviridae (Reoviren)
Fijivirus
Phytoreovirus
Oryzavirus
RNA, ds Varicosavirus
RNA, es (–) Bunyaviridae (Bunyaviren)
Tospovirus

Tomatenbronzeflecken-Virusgruppe
RNA, es (–) Ophiovirus
RNA, es (–) Rhabdoviridae (Rhabdoviren)
Cytorhabdovirus
Nucleorhabdovirus
RNA, es (–) Tenuivirus Reisstreifen-Virusgruppe
RNA, es (+) Allexivirus
RNA, es (+) Benyvirus
RNA, es (+) Bromoviridae (Bromoviren)
Alfamovirus
Bromovirus
Cucumovirus
Ilarvirus
Oleavirus

Luzernenmosaik-Virusgruppe
Trespenmosaik-Virusgruppe
Gurkenmosaik-Virusgruppe
Tabakstrichel-Virusgruppe
RNA, es (+) Capillovirus Apfelstammfurchungs-Virusgruppe
RNA, es (+) Carlavirus Latente-Nelkenvirus-Gruppe
RNA, es (+) Closteroviridae (Closteroviren)
Closterovirus
Crinivirus
Nekrotische Rübenvergilbungs-Virusgruppe
RNA, es (+) Comoviridae (Comoviren)
Comovirus
Fabavirus (Fabaviren)
Nepovirus

Kundebohnenmosaik-Virusgruppe
Ackerbohnenwelke-Virusgruppe
Tabakringflecken-Virusgruppe
RNA, es (+) Foveavirus
RNA, es (+) Furovirus (Furoviren)
RNA, es (+) Hordeivirus Gerstenstreifenmosaik-Virusgruppe
RNA, es (+) Idaeovirus
RNA, es (+) Luteoviridae (Luteoviren)
Luteovirus
Polerovirus
Enamovirus
Gerstengelbverzwergungs-Virusgruppe
RNA, es (+) Marafivirus
RNA, es (+) Ourmiavirus
RNA, es (+) Pecluvirus
RNA, es (+) Pomovirus
RNA, es (+) Potexvirus Kartoffel-X-Virusgruppe
RNA, es (+) Potyviridae (Potyviren)
Potyvirus
Ipomovirus
Macluravirus
Rymovirus
Tritinovirus
Bymovirus
Kartoffel-Y-Virusgruppe
RNA, es (+) Sequiviridae (Sequiviren)
Sequivirus
Waikavirus

Pastinakengelbflecken-Virusgruppe
RNA, es (+) Sobemovirus Südliches Bohnenmosaik-Virusgruppe
RNA, es (+) Tobamovirus Tabakmosaik-Virusgruppe
RNA, es (+) Tobravirus Tabakmauche-Virusgruppe
RNA, es (+) Tombusviridae (Tombusviren)
Aureusvirus
Avenavirus
Carmovirus
Dianthovirus
Machlomovirus
Necrovirus
Panicovirus
Tombusvirus



Nelkenflecken-Virusgruppe
Nelkenringflecken-Virusgruppe

Tabaknekrose-Virusgruppe

Tomatenzwergbusch-Virusgruppe
RNA, es (+) Trichovirus (Trichoviren)
RNA, es (+) Tymovirus Wasserrübengelbmosaik-Virusgruppe
RNA, es (+) Umbravirus
RNA, es (+) Vitivirus
RNA, es, zirkulär Viroide

* ds: doppelsträngig, es: einzelsträngig, (–) Minusstrangpolarität, (+) Plusstrangpolarität.
** Gattungen ohne deutsche Virusgruppen-Bezeichnung sind neu und existierten daher früher nicht als Virusgruppen. Innerhalb einer Genomsorte sind die Familien und die einzelstehenden Gattungen nach der aktuellen Nomenklatur alphabetisch sortiert.

Pflanzenviren

Tab. 2: Einige wirtschaftlich bedeutende Pflanzenviruskrankheiten

Krankheit Virus Wirtspflanzen
Gelbverzwergung Barley yellow dwarf virus (Gerstengelbverzwergungs-Virusgruppe) Getreide
Gelbmosaik Barley yellow mosaic virus (Kartoffel-Y-Virusgruppe) Gerste
Gurkenmosaik Cucumber mosaic virus (Gurkenmosaik-Virusgruppe, Bromoviren) Gurke
Blattrollkrankheit Potato leafroll virus (Gerstengelbverzwergungs-Virusgruppe) Kartoffel
Strichelkrankheit Potato virus Y (Kartoffel-Y-Virusgruppe) Kartoffel
Scharka Plum pox virus (Kartoffel-Y-Virusgruppe) Pflaume, Pfirsich, Aprikose
Tabakmosaik Tobacco mosaic virus (Tabakmosaik-Virusgruppe) Tabak
Vergilbung Beet yellows virus (Nekrotische Rübenvergilbungs-Virusgruppe) Zuckerrübe
Zuckerrohrmosaik Sugarcane mosaic virus (Kartoffel-Y-Virusgruppe) Zuckerrohr
Tristeza Citrus tristeza virus (Nekrotische Rübenvergilbungs-Virusgruppe) Bäume
Swollen shoot Cacao swollen shoot virus (Badnavirus, Blumenkohlmosaik-Virusgruppe) Kakao
Bronzeflecken Tomato spotted wilt virus (Tomatenbronzeflecken-Virusgruppe) Tomate, Tabak, Erdnuß
Rizomania Beet necrotic yellow vein virus (früher Furoviren, jetzt Benyvirus) Zuckerrübe

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Wirth, Prof. Dr. Volkmar (V.W.)
Wolf, Dr. Matthias (M.Wo.)
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Wülker, Prof. Dr. Wolfgang (W.W.)
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