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# Biologie # Mikrobiologie

Neue Einblicke in Pflanzenviren in Australien

Studie zeigt versteckte Pflanzenviren in der Tierwelt, die die Landwirtschaft beeinflussen.

Jackie Mahar, Jonathon C. O. Mifsud, Kate Van Brussel, Anna E. Lachenauer, Erin Harvey, Olivia M. H. Turnbull, Stefanie Bonat, Thomas M. Newsome, Annabelle Olsson, Antje Chiu-Werner, Menna E. Jones, Edward C. Holmes, Solomon Maina

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Inhaltsverzeichnis

Viren können echt ein grosses Problem für Pflanzen sein, vor allem in der Landwirtschaft. Wenn Pflanzenviren die Ernten erwischen, kann das zu schlechterem Wachstum und mageren Erträgen führen. Dieses Problem wird durch Faktoren wie den Klimawandel, den globalen Handel und Schädlinge, die gegen Pestizide resistent sind, noch verschärft. Eine Gruppe von Viren, die echt schaden kann, sind die Tobamoviren. Diese Viren sind dafür bekannt, viele Pflanzenarten zu infizieren und können den Ertrag erheblich schädigen.

Was sind Tobamoviren?

Tobamoviren gehören zur Familie Virgaviridae und sind in verschiedenen Pflanzenarten zu finden. Diese Viren haben eine besondere Struktur, die es ihnen ermöglicht, sich leicht zwischen Pflanzen auszubreiten. Tobamoviren sind besonders gefährlich für Pflanzen wie Tomaten und Gurken. Zum Beispiel sind das Tomatenbraunfleckige Fruchtvirus und das Gurken-Grünmosaikvirus zwei lästige Tobamoviren, die schon Ernten betroffen haben und den Landwirten finanzielle Verluste beschert haben.

Die Verbreitung von Viren

Australien hat eine ganz spezielle Landwirtschaft, weil viele Pflanzen erst in den letzten paar Hundert Jahren eingeführt wurden. Das bedeutet, dass viele schädliche Viren, die in anderen Ländern die Ernten angreifen, in Australien vielleicht noch nicht vorhanden sind oder erst kürzlich angekommen sind. Leider kann der globale Handel diese Viren einschleppen, wenn infizierte Samen oder Pflanzen aus anderen Ländern importiert werden.

Neben dem Handel können Viren auch von Wildpflanzen auf kultivierte Pflanzen springen. Wenn die Landwirtschaft zunimmt, steigen auch die Chancen, dass das passiert. Deshalb ist es wichtig zu wissen, welche Viren in einheimischen Pflanzen existieren, um die Pflanzenkrankheiten zu managen. Studien haben gezeigt, dass manche Viren sogar durch Tierkot übertragen werden können, was das Ganze noch komplizierter macht.

Eine überraschende Entdeckung

Kürzlich haben Forscher, die Tierviren in Australien untersucht haben, das Ribgrass-Mosaikvirus in wild lebenden Tieren gefunden. Das war eine grosse Überraschung, da man bisher dachte, dass der Virus exotisch für Australien ist. Das Ribgrass-Mosaikvirus hat eine breite Palette von Pflanzenwirt, was für die australische Landwirtschaft sehr besorgniserregend ist. Es hat Verwandte, die bekannte Pflanzenpathogene sind und ernsthafte Schäden an den Ernten verursachen können.

Wie Viren sich zwischen Pflanzen ausbreiten

Tobamoviren sind dafür bekannt, dass sie sich leicht ausbreiten, sei es durch direkten Kontakt mit infizierten Pflanzen oder über Samen. Sie können monatelang im Boden überleben, was es schwierig macht, sie loszuwerden, sobald sie sich festgesetzt haben. In der Regel bleibt nur die Möglichkeit, die infizierten Pflanzen zu zerstören und den Boden zu desinfizieren.

Da es an Behandlungsmethoden mangelt, ist eine frühzeitige Erkennung dieser Viren entscheidend. Australien verlässt sich derzeit auf visuelle Inspektionen und spezielle Tests bei importierten Pflanzen und Samen, um diese Viren zu entdecken, bevor sie sich ausbreiten können. Dennoch gibt es einen Bedarf an neuen Methoden, um unbekannte Viren zu erkennen.

Neue Überwachungsstrategie

Um auf dieses Bedürfnis zu reagieren, haben Forscher begonnen, den Inhalt des Tierdarms als Möglichkeit zur Entdeckung neuer viraler Bedrohungen zu nutzen. Indem sie die gesamte RNA von Tieren analysieren, können sie Viren aufdecken, die möglicherweise noch unbekannt sind oder in der Umwelt lauern.

Dieser Ansatz hilft nicht nur, das Vorhandensein von Tobamoviren zu erkennen, sondern wirft auch Licht auf die Zusammenhänge zwischen diesen Viren und den potenziellen Risiken, die sie für die Landwirtschaft Australiens darstellen.

Der Forschungsprozess

Die Forscher nutzten Proben, die sie von verschiedenen Tieren in Australien gesammelt hatten, um ihre Studie durchzuführen. Sie extrahierten RNA aus dem Darminhalt der Tiere und sequenzierten diese, um das Vorhandensein von Tobamoviren zu identifizieren. Dieser Prozess brachte fünf verschiedene Tobamovirus-Arten ans Licht, darunter eine, die als exotisch galt, und mehrere neue.

Die gesammelten Daten wurden analysiert, um zu sehen, wie die Viren miteinander in Beziehung stehen und was das für Australien bedeutet. Die Studie ergab, dass einige dieser Viren bereits in wildlebenden Tieren sind, was Bedenken hinsichtlich ihrer Übertragung auf Kulturen aufwirft.

Ergebnisse zu den Viren

Von den entdeckten Tobamoviren war eines das Ribgrass-Mosaikvirus, das zuvor als exotisch galt. Das Vorhandensein dieses Virus in der australischen Tierwelt lässt darauf schliessen, dass es möglicherweise nicht so isoliert ist, wie man dachte. Zwei andere neuartige Viren wurden gefunden, die sich in ihrem Aussehen nicht nah an bekannte Tobamoviren anlehnen, was es schwierig macht, ihre Auswirkungen auf Pflanzen vorherzusagen.

Ausserdem fanden die Forscher heraus, dass ein bekanntes Tobamovirus, TMGMV, nicht alarmierend ist, weil es schon lange in Australien ist und gut erforscht wurde.

Auswirkungen auf die Landwirtschaft

Das Vorhandensein dieser Tobamoviren in der Tierwelt ist aus mehreren Gründen bedeutend. Erstens deutet es darauf hin, dass Viren von Wildpflanzen auf kultivierte Pflanzen springen könnten. Die Tatsache, dass einige dieser Viren in wildlebenden Tieren sind, zeigt, dass sie sich leicht auf Pflanzen ausbreiten könnten, wenn sie mit Tieren oder kontaminierten Werkzeugen und Geräten in Kontakt kommen.

Die Forscher merkten an, dass weitere Studien nötig sind, um die potenziellen Wirte dieser neu entdeckten Viren und ihre Auswirkungen auf die Landwirtschaft zu verstehen. Ausserdem besteht ein klarer Bedarf an besseren Methoden, um zu verfolgen, wie sich diese Viren durch die Umgebung bewegen.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Identifizierung von Tobamoviren im Tierdarminhalt neue Wege für das Studium und das Management von Pflanzenviren eröffnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Überwachung der Tierwelt ein wertvoller Teil einer umfassenderen Strategie sein kann, um die Ernten vor Virusinfektionen zu schützen.

Mit dem fortgesetzten globalen Handel und den Klimaänderungen ist es wichtig, diese Bedrohungen im Blick zu behalten, um die Zukunft der Landwirtschaft zu schützen. Indem wir die ökologischen Zusammenhänge zwischen Tierwelt und Pflanzen verstehen, können wir bessere Strategien entwickeln, um Ernteverluste durch Viren zu managen und zu verhindern.

Während wir also mit Pflanzenviren in der Landwirtschaft umgehen, hoffen wir, dass unsere Ernten gesund bleiben, denn niemand möchte eine Tomate essen, die aussieht, als hätte sie eine wilde Nacht hinter sich!

Originalquelle

Titel: Detection of exotic biosecurity threat ribgrass mosaic virus and novel tobamoviruses through metatranscriptomic sequencing of animal gut content

Zusammenfassung: Ribgrass mosaic virus (RMV) and related viruses of the genus Tobamovirus (Virgaviridae) are cruciferous plant pathogens that represent a threat to global horticultural systems. In Australia, they are considered exotic biosecurity threats, and an incursion of these viruses would require rapid and strict control efforts. However, current surveillance methods for these viruses are limited. We examined whether RMV and related tobamoviruses could be detected by deep sequencing of gut metatranscriptomes of vertebrate animals and ticks. Using this method, we discovered that RMV, as well as a novel relative of RMV, and two highly diverse novel tobamoviruses are present in Australia. RMV was detected in multiple sites in both the Australian Capital Territory (ACT) and Tasmania, two regions separated by approximately 700km of land and 200km of water. The novel relative of RMV was detected in the ACT and New South Wales (NSW), while the highly divergent novel tobamoviruses were each detected in a single state, NSW and Queensland (QLD). In addition, Tobacco mild green mosaic virus, which is already known to be present in Australia, was detected in QLD using this method. This work highlights the potential utility of metatranscriptomic sequencing of wild animal gut for the surveillance of biosecurity threats to native and agricultural plant species. ImportancePlant viruses can have devastating impacts on global horticulture. Tobamoviruses (family Virgaviridae, genus Tobamovirus) are among the most damaging seed-borne viruses in horticultural crops, and Australia is free of many of the tobamoviruses that cause major crop losses in other countries. These viruses are extremely difficult to eradicate. Consequently, early detection of incursions is key to the control of these viruses in Australia, alongside rapid deployment of eradication and management plans. Current biosecurity surveillance methods in Australia rely on visual inspection, immunological assays, and molecular methods such as screening of imported seed lots. This study introduces a complementary approach that utilises unbiased metatranscriptomic sequencing of animal gut material to detect cryptic plant viruses circulating in nature. Using this approach, we detected five different tobamovirus circulating in Australia, including a virus thought to be exotic and three novel viruses. This unique approach highlights alternative options for surveillance/detection of exotic crop viruses.

Autoren: Jackie Mahar, Jonathon C. O. Mifsud, Kate Van Brussel, Anna E. Lachenauer, Erin Harvey, Olivia M. H. Turnbull, Stefanie Bonat, Thomas M. Newsome, Annabelle Olsson, Antje Chiu-Werner, Menna E. Jones, Edward C. Holmes, Solomon Maina

Letzte Aktualisierung: 2024-12-11 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627875

Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627875.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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