A zöld részben néhány strukturális paraméter az enyhe stresszhatásnak megfelelô indukciót mutatott, a sárga terület sejtjein közepes mértékû sérülés mutatkozott. A paradicsom alakú szentesi fajtán az ObPV-fertôzés okozott erôsebb tüneteket, és a kloroplasztiszok elváltozásai sokkal súlyosabbak voltak. A látszólag még ép zöld részek is a kloroplasztiszok károsodását mutatták. A károsodások mértéke az egyes tüneti csoportokban jó összhangban volt a látható tünetek megjelenésével.
A szisztemikus vírusfertôzés egyik legjellemzôbb tünete a mozaikfoltosság, ahol a sárgult és egészségesnek tûnô zöld szövetrészek váltakoznak, és az általános sárgulás, ami szintén a kloroplasztiszok károsodására utal. A vírusfertôzés okozta kloroplasztiszkárosodásokról számos közlemény jelent meg. A beteg sejtekben a kloroplasztiszok száma és a kloroplasztiszok finomszerkezete degradáció jeleit mutatja. A kloroplasztiszok kerek, felfújt formát öltenek, a sztrómán belül keményítôszemek és plasztolobulusok jelennek meg (Esau 1968, Goodman és mtsai 1986). Mindezek a változások a kloroplasztiszok lebontási folyamatainak felgyorsulására, szeneszcenciájára vezethetôk vissza, de bizonyított a klorofill-bioszintézis gátlása is a kloroplasztiszok kifejlôdése során (Almási és mtsai 2000, 2001, Harsányi és mtsai 2005).
A vírusos fertôzések fotoszintetikus apparátust károsító hatását legjobban olyan gazda-vírus kombinációkban vizsgálhatjuk, amikor közeli rokon vírusok vagy vírustörzsek ugyanazt a növényfajt fertôzik, de ezeknek eltérô rezisztenciájú fajtáin eltérô intenzitású szisztemikus tünetek jelennek meg. Egy, a paradicsom rezisztenciagénjeit áttörô dohány mozaik vírus (Tobacco mosaic virus, TMV) törzs esetében Betti és mtsai (1997) a vírusos fertôzés indukálta változásokat vizsgálták. Koiwa és mtsai (1989) a TMV egy virulens, illetve egy gyengített törzsével fertôzött paradicsomnövények kloroplasztiszaiban találtak eltéréseket. A virulens törzzsel fertôzött növényeken a kloroplasztiszok szerkezetének szétesését tapasztalták, a gyengített törzzsel fertôzött növények viszont
csak kismértékben különböztek a kontrolltól.
A vírusos fertôzés a második fotoszintetizáló rendszer (PSII) fénygyûjtô rendszerének lebontásán keresztül szelektíven gátolja a PSII aktivitását.
Érdekes módon a gyengített törzsnél is ezt az eredményt kapták. Munkánkban az eltérô patogenitású Óbuda paprika vírussal (Obuda pepper virus, ObPV) és a paprika enyhe tarkulás vírussal (Pepper mild mottle virus, PMMV) különbözô paprikafajtákon indukált tüneteket, elsôsorban
a kloroplasztiszok károsodásának mértékét vizsgáltuk.
Anyag és módszer
Növények és vírusok
Az L+, azaz fogékony paprikafajtát (Capsicum annuum cv. Boni, és C. annuum cv. Paradicsom alakú szentesi) L1 rezisztenciagént hordozó fajtát fertôztünk P1,2 patotípusú ObPVvel és a P1,2,3 patotípusú PMMV olasz törzsével (PMMV-I). A paprikafajták magvait a Zöldségtermesztési Kutató Intézet Rt.-tôl (Budapest), dr. Zatykó Lajos szívességébôl kaptuk, a PMMV-I inokulumot dr. Matilde Barón (EEZ CSIC, Granada) bocsátotta rendelkezésünkre.
A növényeket üvegházban neveltük normál körülmények között (16 h természetes megvilágítás/ 8 h sötét periódus, 22 °C hômérsékleten) mechanikai úton fertôztük (Almási és mtsai 2005).
Ultrastruktúra-vizsgálatok
A szisztemikus tünetek kialakulását követôen a Boni és a paradicsom alakú szentesi paprikalevelek zöld és sárga levélszövetébôl vettünk mintákat, melyeket az elektronmikroszkópos metszetek készítéséhez kettôs fixálással rögzítettünk (2%-os glutáraldehid-oldatban két óra hosszat inkubáltuk majd utófixáltuk 1%-os ozmium-tetroxid-oldatban három órán át).
A víztelenített mintákat Durcupan mûgyantába (Fluka Chemie AG) ágyaztuk. Az ultravékony metszeteket uranilacetát 5%-os metanolos oldatában 5 percig, majd ólom-citrát oldatban újabb 5 percig festettük
(Reynolds 1963). A metszeteket Hitachi 7100 transzmissziós elektronmikroszkóppal vizsgáltuk 75 kV gyorsító feszültség mellett.
Eredmények
A PMMV-I fertôzés szisztemizálódását követôen enyhe sárga foltokat okozott a paprikafajták levelein. Az ObPV makroszkópos tüneteként erôsebb sárga-zöld mintázat jött létre.
Az egészséges kontrollnövények leveleibôl származó mintákban mindegyik paprikafajtán hasonló, szabályos orsó alakú kloroplasztiszokat találtunk, ép külsô borítómembránnal és rendezett belsô tilakoid membránokkal, amelyek normális gránumokat alkottak (1. ábra).
Az ObPV-fertôzött Boni paprika levél zöld részében a kontrollal szinte azonos szerkezetû plasztiszok fordultak elô (2. ábra), s a sárga területrôl származó mintákban (3. ábra) is csupán enyhe eltérések mutatkoztak (tilakoid rendszer föllazulása, kevesebb lemezbôl álló gránumok).
A PMMV-I-fertôzés erôsebb elváltozásokat okozott, mind a zöld, mind a sárga levélrészben. A zöld szövetekbôl származó kloroplasztiszok külsô borító membránja gyakran hullámos volt (4. ábra), ami jelzi az erôsebb stresszhatást.
A tilakoidok kevesebb gránumot alkottak, melyek kevés lemezbôl épültek föl. A sárga rész plasztiszai heterogén képet mutattak. Ugyanazon a metszeten találtunk ép plasztiszokat tartalmazó sejtet, teljesen összecsapódott tartalmú sejtet és erôsen degradálódó sejtet fölbomló szerkezetû plasztiszokkal (5. ábra).
A paradicsom alakú szentesi paprika a finomszerkezeti változások alapján az ObPV-fertôzéssel szemben bizonyult érzékenyebbnek.
A levél zöld részében a plasztiszok (6. ábra) – annak ellenére, hogy ezeknek a sejteknek a citoplazmájában is hatalmas tömegben halmozódtak föl a virionok – a kontrollhoz hasonlítottak, de a gránumok magasabbak voltak, és több tilakoidot tartalmaztak. A sárga levélterület plasztiszaiban (7. ábra) azonban igen nagy mértékû kóros elváltozást figyeltünk meg. A plasztiszok alakja torzult, duzzadt volt, a sztrómatilakoidok membránjai
földarabolódtak, róluk vezikulumok fûzôdtek le. A gránumok a sztrómatilakoidokról leváltak, jellegzetes orsó alakot vettek fel, s plasztoglobulusok fölhalmozódását, csoportosulását észleltük.
A degradáció elôrehaladottabb szakaszában a plasztisz kisebb-nagyobb hólyagokkal volt tele, a gránum egyes lemezei teljesen szétváltak egymástól, csak bizonyos részeken tapadtak össze. A PMMV-I-fertôzés a zöld szövetekben, az ObPV-hez hasonlóan, csak a gránumot alkotó lemezek számának növekedését okoztara). A sárga szövetrészben (9. ábra) erôsen degradálódó plasztiszok is elôfordultak (legömbölyödött, sérült külsô borítómembránú plasztisz orsó alakú, lefûzôdött gránumokkal, vezikulálódó, földarabolódó sztrómatilakoidokkal, fölhalmozódott plasztoglobulusokkal) az ObPV-fertôzésnél látottaknál azonban kisebb gyakorisággal.
Következtetések
A TMV rokonsági körébe tartozó ún. tobamovírusok eltérô tüneteket okoznak gazdanövényeiken. A paprikafajok rezisztenciáját az L lokuszon lévô gén alléljei (L1, L2, L3 és L4) határozzák meg. A paprikát fertôzô tobamovirusokat aszerint osztják patotípusokba (P), hogy melyik rezisztenciagén hatását képesek áttörni (Boukema és mtsai 1980, Tóbiás és mtsai 1982, Rast 1988, Gáborjányi és mtsai 1999). Az általunk vizsgált eltérô gazda-parazita kapcsolatokban mind a vírusfajtól függôen, mind a paprikafajtától, illetve vonaltól függôen különbözô változásokat figyelhettünk meg a kloroplasztiszok felépítésében, szerkezetében. Viszonylag enyhe
károsodás a P1,2,3 patotípusú PMMV-I és a P1,2 patotípusú ObPV-fertôzések esetében a fogékony L+ Boni paprikákban egyaránt kialakult. A Boni fajta a PMMV-I-fertôzésre reagált erôteljesebben.
Az ultrastrukturális vizsgálatok alapján, a sárga részekben tapasztalt eltérések összhangban voltak a klorofill-protein komplex (CP) összetételben tapasztalt változásokkal (Almási és mtsai 2005). A zöld részek a magasabb gránumú kloroplasztiszokkal inkább enyhe serkentést mutattak. Az L1 rezisztenciagént tartalmazó paradicsom alakú szentesi paprika a P1,2 patotípusú ObPV-sal szemben eltérô módon reagált.
A PSI rendszer CP-ei is nagyobb mértékben csökkentek. Az erôs sárga/zöld mintázat a szisztemikusan fertôzött leveleken megfelelt az összes kölcsönhatás közül legnagyobb mértékû klorofilltartalom-csökkenésnek, a levél sárga részében kialakult nagyfokú degradációnak (Almási és mtsai 2005).
Ezek a biotikus stresszre adott választípusok hasonlítanak bizonyos vonatkozásokban egyes abiotikus stressztényezôk (pl. nehézfémek) által kiváltott reakciókra (Sárvári 2005). A PMMV-I és ObPV által fertôzött paprikafajták fotoszintetikus apparátusának biokémiai vizsgálatakor (Almási és mtsai 2005) a CP-ben fellépô elváltozásokban hasonló tendenciák mutatkoztak a nehézfémekkel kezelt növényekben megfigyelt tünetek esetén látottakkal. Ezek alapján az abiotikus és biotikus stresszhatások okozta tünetek kialakulásában megfigyelhetô hasonlóságokra lehet felhívni a figyelmet.
Amikor egy növényt enyhe stressz ér, mint pl. kisebb koncentrációban alkalmazott nehézfémkezelés, a növényben ez enyhe serkentést eredményez, a kloroplasztiszok tilakoidjában megnô a CP-k mennyisége. Ha nagyobb a nehézfém-koncentráció, már erôsebb stresszhatás lép fel, a növényben degradációs folyamatok indulnak be, ilyenkor elôször a PSII központi része károsodik. Az elsô fotoszintetikus rendszer (PSI) jelentôsebb károsodása csak erôs stressz esetén jelenik meg, ha tovább fokozódik a stressz károsító hatása, tehát pl. tovább emeljük a nehézfém koncentrációját. A PSII degradációja leáll, és a PSI CP-ei sérülnek nagyobb mértékben. Ezek a változások bizonyos nehézfém-koncentráció felett visszafordíthatatlan károsodáshoz vezetnek, ekkor a növény elpusztul.
A vírusos fertôzés mint biotikus stressztényezô azonban nem egyformán hat a különbözô gazda-parazita kapcsolatokban. Mint eredményeinkbôl is látszik, a stresszválasz típusának kialakulásában a gazda-parazita között fennálló bonyolult kölcsönhatás meghatározó jellegû, befolyással van a változások mértékére, a kialakuló tünetek megjelenésére.
Köszönetnyilvánítás
Ez a munka az OTKA T037960 sz. pályázatának támogatásával készült.
Almási Asztéria
(MTA Növényvédelmi Kutatóintézete, Budapest, 1525 Budapest, Herman Ottó u. 15.)
Sárvári Éva
(Eötvös Loránd Tudományegyetem Növényélettani és Molekuláris Növénybiológiai Tanszék, Budapest 1117 Pázmány Péter sétány 1C.)
Bóka Károly, Lózsa Rita
(Eötvös Loránd Tudományegyetem Növényszervezettani Tanszék, Budapest 1117 Pázmány Péter sétány 1C.)
Sági Zsolt
(Zöldségtermesztési Kutató Intézet Rt., Budapest 1224 Szakiskola u. 45–47.)
Gáborjányi Richard
(Veszprémi Egyetem, Georgikon Mezôgazdaságtudományi Kar, Növényvédelmi Intézet, Keszthely 8360 Deák Ferenc u. 16.)
Forrás: Növényvédelem
