- การค้นพบ
- การค้นพบไวรัสตัวแรก
- ลักษณะเฉพาะ
- โครงสร้าง
- ฝาปิดโปรตีน
- จีโนม
- การจำลองแบบ
- การติดเชื้อครั้งแรก
- กระบวนการจำลองแบบเป็นอย่างไร?
- อาการ
- อ้างอิง
ไวรัสของโมเสคของกลิ่น ( TMVของไวรัสภาษาอังกฤษยาสูบ Mosaic) เป็นไวรัส RNA พืชที่ทำให้เกิดลักษณะของจุดสีน้ำตาลบนใบของพืชยาสูบและพืชอื่น ๆ ที่น่าสนใจทางเศรษฐกิจเช่นมะเขือเทศและอื่น ๆ ที่ Solanaceae ที่
ชื่อของมันมาจากรูปแบบของจุดที่ทำให้เกิดในพืชที่ติดเชื้อซึ่งอธิบายว่าเป็น "กระเบื้องโมเสค" เป็นไวรัสตัวแรกที่ได้รับการระบุและอธิบายตามธรรมชาติเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างปลายปี 1800 ถึงต้นปี 1900 นั่นคือเมื่อกว่าศตวรรษที่แล้ว
บอร์ดอิเล็กตรอนของไวรัสโมเสคยาสูบ (ที่มา: ไม่มีผู้เขียนที่เครื่องอ่านได้ระบุ Chb สันนิษฐาน (ตามการอ้างลิขสิทธิ์) / โดเมนสาธารณะผ่าน Wikimedia Commons)
คาดว่าความสูญเสียของยาสูบที่เกิดจากไวรัสโมเสคยาสูบอยู่ที่ประมาณ 1% เนื่องจากมีการเพาะปลูกพืชที่ดื้อยามากขึ้นเรื่อย ๆ อย่างไรก็ตามพืชอื่น ๆ เช่นมะเขือเทศประสบความสูญเสียมากกว่า 20% เนื่องจากโรคที่เกิดจาก TMV
ปัญหาหลักอย่างหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับไวรัสนี้เกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่ามันสามารถมีชีวิตอยู่ได้แม้ว่าพืชที่เป็นเจ้าภาพจะตายและนอกจากนี้ยังรองรับอุณหภูมิที่สูงเพื่อให้กำจัดออกจากพืชหรือจากโรงงานของ เรือนกระจกค่อนข้างท้าทาย
อย่างไรก็ตามไวรัสโมเสคยาสูบได้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์มากเช่น:
- แบบจำลองสัญลักษณ์และการสอนเพื่อแสดงลักษณะสำคัญที่กำหนดไวรัส
- ต้นแบบในการตรวจสอบชีววิทยาของพืชที่เป็นปรสิตโดยเฉพาะยาสูบ
- เครื่องมือสำหรับการศึกษาปฏิสัมพันธ์ของเชื้อโรคกับโฮสต์และการค้าเซลล์
- เครื่องมือทางเทคโนโลยีชีวภาพสำหรับการแสดงออกของโปรตีนที่น่าสนใจในยาสูบ
การค้นพบ
นับตั้งแต่มีการระบุไวรัสโมเสคยาสูบมีบทบาทที่ยอดเยี่ยมในการจัดตั้งสาขาไวรัสวิทยาเนื่องจากเป็นไวรัสตัวแรกที่ระบุและอธิบายไว้ในประวัติศาสตร์
ทุกอย่างเริ่มต้นในปี พ.ศ. 2422 เมื่ออดอล์ฟเมเยอร์นักเคมีการเกษตรชาวเยอรมันทุ่มเทให้กับการศึกษาโรคบางอย่างที่ส่งผลต่อยาสูบ
นักวิทยาศาสตร์คนนี้แสดงให้เห็นว่าโรคที่ทำให้เกิดจุดบนใบยาสูบสามารถถ่ายทอดจากพืชที่เป็นโรคไปสู่พืชที่มีสุขภาพดีได้เพียงแค่ถูใบหลังด้วยสารสกัดจากอดีต
เมเยอร์เรียกสิ่งนี้ว่า "โรคโมเสคของยาสูบ" และในตอนแรกแนะนำว่าตัวแทนสาเหตุ (ที่ผลิต) มีต้นกำเนิดจากแบคทีเรียแม้ว่าเขาจะไม่สามารถแยกหรือเพาะปลูกได้โดยการทดลองในหลอดทดลอง
โครงสร้างของไวรัสโมเสคยาสูบ 1) RNA แบบเกลียวเดี่ยว 2) Capsomer หรือ protomer หน่วยย่อยของโปรตีน capsid CP และ 3) โครงสร้าง Capsid (ที่มา: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/ 3.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
การค้นพบไวรัสตัวแรก
เครดิตสำหรับการค้นพบอนุภาคของไวรัสไปที่ Dmitry Ivanovsky นักจุลชีววิทยาชาวรัสเซียที่ตรวจสอบโรคโมเสคยาสูบระหว่างปี 2430 ถึง 2433 พบว่าสาเหตุของโรคมีขนาดเล็กมากจนสามารถผ่านรูพรุนเล็ก ๆ ได้ ของตัวกรองพอร์ซเลนซึ่งแบคทีเรียไม่สามารถผ่านได้
จากเหตุการณ์นี้ Ivanovsky ระบุว่าโรคนี้เกิดจาก "ไวรัสที่กรองได้" โดยใช้คำว่า "virus" มาจากคำภาษาละตินสำหรับ "พิษ"
ผลงานของ Ivanovsky ได้รับการยืนยันในภายหลังในปีพ. ศ. 2438 โดยชาวดัตช์ Willem Beijerinck ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการแพร่กระจายของไวรัสแบบอนุกรม (จากพืชสู่พืช) โดยใช้น้ำนมที่กรองแล้วของพืชที่เป็นโรค
งานของ Beijerinck ยังพิสูจน์ได้ว่าไม่ใช่แค่สารพิษทางเคมี แต่เป็นตัวแทนที่มีชีวิตที่สามารถจำลองตัวเองได้
ระหว่างปีพ. ศ. 2470 ถึงปีพ. ศ. 2474 นักวิทยาศาสตร์สองคนจากสถาบัน Boyce Thompson ในฟิลาเดลเฟียวินสันและเพทรีได้ทำให้เชื้อไวรัสเข้มข้นขึ้นโดยการตกตะกอนโดยใช้วิธีการที่ใช้ในการทำให้โปรตีนบริสุทธิ์
ต่อมาในปีพ. ศ. 2478 สแตนลีย์ทำให้ไวรัสบริสุทธิ์และสามารถตกผลึกอนุภาครูปเข็มที่มีฤทธิ์สูงและติดเชื้อซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ไม่เคยมีมาก่อนซึ่งเอนทิตี "มีชีวิต" อาจเกิดขึ้นในสถานะผลึก
หลายปีต่อมาด้วยความร่วมมือและการทำงานของนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากพบว่าไวรัสโมเสคยาสูบเป็นไวรัส RNA แบบวงเดียวโดยมีลักษณะเป็นเส้นใยหรือสัณฐานวิทยา
ลักษณะเฉพาะ
- เป็นไวรัส RNA วงเดียวที่มีไวรัสหรืออนุภาคของไวรัสเป็นรูปแท่ง
- จีโนมเช่นเดียวกับไวรัสส่วนใหญ่ได้รับการปกป้องโดยเสื้อคลุมโปรตีน
- เป็นของตระกูล Virgaviridae และสกุล Tobamovirus
- ติดเชื้อต้นยาสูบและพืชที่เกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งกลางคืน (มันฝรั่งมะเขือเทศมะเขือยาว ฯลฯ ) เพิ่มโฮสต์ที่เป็นไปได้มากกว่า 200 ชนิด
- มีความเสถียรสูงและสามารถอยู่บนพื้นผิวที่แตกต่างกันได้เป็นเวลานาน
- ในพืชที่ติดเชื้อไวรัสนี้จะสะสมอยู่ในระดับที่สูงมาก
- อาการที่เกิดในพืชที่เป็นโรคนั้นสังเกตเห็นได้ชัดเจนและง่ายต่อการระบุ
โครงสร้าง
ไวรัสโมเสคยาสูบตามที่ได้กล่าวไปแล้วเป็นไวรัส RNA แบบเกลียวเดี่ยว (แบบเกลียวเดี่ยว) ที่มีอนุภาคของไวรัสเป็นรูปแท่ง
โครงร่างทั่วไปของโครงสร้างของไวรัสโมเสคยาสูบ TMV (ที่มา: TMV_Structure.png: Graham Colm Talk ผู้อัปโหลดต้นฉบับคือ GrahamColm ในงาน Wikipedia ภาษาอังกฤษ: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
ฝาปิดโปรตีน
โครงสร้างลักษณะเฉพาะของอนุภาคไวรัสแต่ละตัวถูกกำหนดโดยเสื้อคลุมโปรตีนที่เกิดจากเกลียวของหน่วยย่อยของโปรตีนที่รู้จักกันในชื่อ "coat protein"
ซองนี้มีหน่วยย่อยโปรตีนประมาณ 2,130 หน่วยซึ่งแปลเป็นอนุภาคไวรัสที่มีขนาดเฉลี่ย 300 นาโนเมตรความยาวเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 นาโนเมตรและศูนย์กลางกลวงที่มีรัศมี 2 นาโนเมตรโดยที่จีโนมมีรัศมีใกล้เคียงกับ 4 นาโนเมตร
มุมมองด้านบนของเสื้อคลุมโปรตีน TMV (ที่มา: ผู้เขียนการสะสม: Stubbs, G. , Pattanayek, R. , Namba, K. ; ผู้เขียนภาพ: ผู้ใช้: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
จีโนม
จีโนมอาร์เอ็นเอถูกคั่นกลางระหว่างการหมุนต่อเนื่องของเกลียวที่ประกอบเป็นซองจดหมายโดยรวมนิวคลีโอไทด์สามตัวเข้ากับแต่ละหน่วยย่อยของโปรตีนและทำให้โปรตีนถูกปกคลุมอย่างสมบูรณ์
จีโนมนี้มีความยาว 6,395 นิวคลีโอไทด์และมี "ฮูด" 7-methyl-guanosine แบบกลับด้านติดอยู่ที่ปลาย 5 'โดยใช้พันธะไตรฟอสเฟต
ข้อมูลที่เข้ารหัสในจีโนม TMV สอดคล้องกับยีน 4 ยีนที่เข้ารหัส 4 ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน:
- โปรตีนสองชนิดที่เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบหนึ่งใน 126 kDa และอีก 183 kDa แปลโดยตรงจาก RNA ของไวรัส
- โปรตีนเคลื่อนไหว (MP จาก English Movement Protein) และโปรตีนโครงสร้างหรือเคลือบ (CP จาก English Coat Protein) ซึ่งแปลมาจาก RNAs "subgenomic"
การติดเชื้อ TMV ที่ประสบความสำเร็จเกี่ยวข้องกับความร่วมมือของผลิตภัณฑ์มัลติฟังก์ชั่นทั้งสี่นี้กับส่วนประกอบของเซลล์จำนวนมากของพืชโฮสต์โดยเฉพาะเยื่อหุ้มเซลล์และโครงร่างเซลล์
การจำลองแบบ
เพื่อให้เข้าใจกลไกการจำลองแบบของ TMV จำเป็นต้องเข้าใจบางแง่มุมของการติดเชื้อไวรัสนี้
การติดเชื้อครั้งแรก
TMV เข้าสู่พืชผ่านบาดแผลทางกลที่ "เปิด" เยื่อหุ้มพลาสมาชั่วคราวหรือทำให้เกิดเหตุการณ์ pinocytosis
การติดเชื้ออาจเกิดขึ้นได้จากบาดแผลที่เกิดจากการจัดการด้วยมือที่ติดเชื้อและผ่านเครื่องมือตัดแต่งกิ่งที่ติดเชื้อเป็นต้น แต่มักไม่ค่อยแพร่เชื้อโดยแมลง
เมื่ออยู่ในไซโตซอลอนุภาคของไวรัสจะแยกชิ้นส่วนและปล่อยจีโนมอาร์เอ็นเอของมันซึ่งเซลล์รับรู้ว่าเป็นอาร์เอ็นเอของตัวเองและแปลโดยเอนไซม์ไซโตโซลิกเฉพาะเพื่อจุดประสงค์นี้
“ เครื่องดูดควัน” ของเมทิลกัวโนซีนของ TMV genomic RNA มีความสำคัญสูงสุดสำหรับกระบวนการนี้เนื่องจากมันจัดการ "เลี่ยง" ระบบ "เฝ้าระวัง" ของเซลล์และส่งเสริมการมีปฏิสัมพันธ์กับส่วนประกอบของเซลล์อื่น ๆ
จำนวนอนุภาคไวรัสที่รวมตัวกันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและสิ่งเหล่านี้สามารถออกจากเซลล์ที่ติดเชื้อและทำให้เซลล์อื่น ๆ ติดเชื้อผ่านพลาสโมเดสมาตาซึ่งเป็น "ช่องทาง" ที่เชื่อมต่อไซโตซอลของเซลล์กับเซลล์ที่อยู่รอบ ๆ เซลล์
ในที่สุดอนุภาคของไวรัสก็ไปถึงระบบการเคลื่อนย้ายของพืชนั่นคือไซเลมและฟลอกจึงกระจายไปทั่วทั้งพืช
กระบวนการจำลองแบบเป็นอย่างไร?
ไวรัสโมเสคยาสูบใช้จีโนมของมันเป็นแม่แบบในการสังเคราะห์เส้นเสริมเชิงลบซึ่งทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์เส้นบวกจำนวนมาก
แม่แบบเหล่านี้ยังใช้สำหรับการสังเคราะห์ RNA ของ Messenger "subgenomic" ที่มีกรอบการอ่านแบบเปิดสำหรับโปรตีน MP และ CP
โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบสองตัวที่เข้ารหัสใน TMV genomic RNA มีโดเมน methyl transferase, helicase และ RNA polymerase ที่ขึ้นกับ RNA
การจำลองแบบดูเหมือนจะเกิดขึ้นในคอมเพล็กซ์ที่เกี่ยวข้องกับเยื่อเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมที่มีโปรตีนเหล่านี้โปรตีนเคลื่อนไหว (MP) RNA ของไวรัสและโปรตีนจากพืชอื่น ๆ
อาการ
อาการของไวรัสโมเสคยาสูบแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละสายพันธุ์พืช กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกมันขึ้นอยู่กับชนิดของพืชที่เป็นเจ้าภาพเป็นอย่างมากและยิ่งไปกว่านั้นขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ของไวรัสบน "ภูมิหลัง" ทางพันธุกรรมของพืชและสภาพแวดล้อมที่พบ
รูปถ่ายใบของต้นยาสูบที่ติดเชื้อ TMV (ที่มา: ชุดสไลด์ของ บริษัท ยาสูบ RJ Reynolds / โดเมนสาธารณะผ่าน Wikimedia Commons)
อาการมักเกิดขึ้นประมาณ 10 วันหลังจากการติดเชื้อครั้งแรกและ ได้แก่ :
- ลักษณะของจุดสีน้ำตาลหรือสีเหลืองที่มีเมทตรอนเหมือนกระเบื้องโมเสคบนใบ
- เนื้อร้าย
- การเจริญเติบโตแคระแกรน
- ใบม้วน
- เนื้อเยื่อเหลือง
- ผลผลิตผลไม้ต่ำและแม้กระทั่งลักษณะของผลไม้ที่เสียหายและเสียรูปทรง
- ชะลอการสุกของผลไม้
- สีของผลไม้ไม่สม่ำเสมอ (โดยเฉพาะในมะเขือเทศ)
อ้างอิง
- บัตเลอร์, PJG (1999). การประกอบตัวเองของไวรัสโมเสคยาสูบ: บทบาทของมวลรวมระดับกลางในการสร้างทั้งความจำเพาะและความเร็ว การทำธุรกรรมทางปรัชญาของ Royal Society of London ซีรี่ส์ B: วิทยาศาสตร์ชีวภาพ, 354 (1383), 537-550
- Liu, C. , & Nelson, RS (2013). ชีววิทยาของเซลล์ของการจำลองแบบและการเคลื่อนไหวของไวรัสโมเสคยาสูบ พรมแดนด้านพืชศาสตร์, 4, 12.
- มภูติ, ป. (2560). อาการของไวรัส Tobacco Mosaic การแพร่กระจายและการจัดการ Farmer's Weekly, 2017 (17014), 60-61.
- Rifkind, D. , & Freeman, G. (2005). ผู้ได้รับรางวัลโนเบลค้นพบโรคติดเชื้อ เอลส์
- Scholthof, KBG (2000) บทเรียนด้านพยาธิวิทยาของพืช: ไวรัสโมเสคยาสูบ สถาบันสุขภาพพืช
- Scholthof, KBG (2004). ไวรัสโมเสคยาสูบ: ระบบแบบจำลองสำหรับชีววิทยาของพืช Annu รายได้ Phytopathol., 42, 13-34.