Acta Botanica Croatica, Vol. 23 No. 1, 1964.
Original scientific paper
Neue Beiträge zur Kenntnis der Wirtspflanzen und der Eigenschaften des Kakteenvirus
Nada Pleše
; Hrvatska
Abstract
Molisch (1885), der Entdecker der Kakteen-Eiweißspindeln, war der Meinung, daß diese Körper Reserveeiweiße darstellen. Erst Rosenzopf (1951) hat experimentell festgestellt, daß die Eiweißspindeln Viruscharakter besitzen, weil das Agens, das die Entstehung der Eiweißspindeln verursacht, durch den Berkefeldsfilter passiert und durch Pfropfung und Abreibung des Preßsaftes auf gesunde Pflanzen übertragbar ist. Diese Autorin schloß daraus, daß die Eiweißspindeln keine normalen Zellbestandteile, sondern Viruseinschlüsse sind. Später wurden auch die für pflanzliche Virosen charakteristischen x-Körper in den Zellen der infizierten Kakteen gefunden (Weber, Kenda und Thaler 1952, Weber und Kenda 1952, Milicic 1954, Milicic und Plavsic 1956, Amelunxen 1956a).
In der letzten Zeit wurden mit Hilfe des Elektronenmikroskops auch die gestreckten und etwas flexiblen Partikel des Kakteenvirus entdeckt (S u h o v und Nikiforova 1955, Ameluxen 1956 a b).
Was die Kenntnis der Eiweißspindel-Struktur und der Virusteilchen- -Eigenschaften betrifft, sind besonders die Untersuchungen von Amelunxen (1956a b und 1958) wichtig. Dieser Autor hat festgestellt, daß die Eiweißspindeln parakristalline Gebilde mit longitudinal und lateral aggregierten Viruspartikeln sind und daß sich die spindelbildenden Virusteilchen nach ihrer chemischen Zusammensetzung von den Partikeln anderer pflanzlicher Viren nicht unterscheiden.
Neueren Untersuchungen (Brandes und Wetter 1959, Brandes und Bercks 1962/63, Sammons und Chessin 1961) zufolge kommen bei Kakteen drei Arten verlängerter Viren vor. Das sind cactus virus 1 (cactus virus X) mit einer Länge von 515 mp, cactus virus 2 mit einer Länge von 650 mp und ein drittes Virus mit einer Länge von 300 mp (Sammons und Chessin 1961). Das erste Virus scheint mit dem von Amelunxen (1958) beschriebenen Virus identisch zu sein.
Nach den bisherigen Untersuchungen verursachen alle bekannten Isolate des Kakteevirus, die um 515 mp lang sind (Amelunxen 1958, Sammons und Chessin 1961, Brandes und Bercks 1962/63), in den Zellen ihrer Wirtspflanzen die Entstehung der Eiweißspindeln. Doch ist uns noch immer nicht bekannt, ob das cactus virus 2 und das von Sammons und Chessin entdeckte Kakteenvirus (mit einer Teilchengröße von 300 mp) Viruszelleinschlüsse verursachen können und ob die eventuellen Einschlüsse ebenfalls spindelförmig sind.
In Zagreb wurde mehrmals ein Kakteenvirus untersucht, das die Entstehung von Eiweißpindeln verursacht Milicic 1954, Milicic und Udbinac 1961, Milicic 1962). Meine wichtigste Aufgabe war, die Eigenschaften eines Kakteenvirus-Isolates aus dem Bot. Garten der Universität Zagreb weiter zu analysieren. Unter dem Einfluß dieses Isolates traten in infizierten Testpflanzen regelmäßig Eiweißspindeln auf. Dieses Virus wurde aus spindelführenden Zygocactus bridgesii-Pflanzen isoliert und auf Chenopodium amaranticolor übertragen. Da dieses Virus auf Chenopodium amaranticolor Lokalläsionen hervorrief (M i 1 i c i c und Udbinac 1961), konnten wir durch mehrfache Isolierungen der Läsion und durch Abreibung des Läsionssaftes auf gesunde Pflanzen nach der Methode von McWorther (1951) das Virus reinigen.
Am Anfang der Reinigung befanden sich auf der erwähnten Pflanzenart nebst chlorotischen auch nekrotische Läsionen. Da ich bei der Läsionsisolierung immer nur nekrotische Läsionen übertragen habe, traten am Ende dieses Verfahrens nur nekrotische Läsionen auf (Taf. IV, Abb. 19.). Das lebende Gewebe im Läsionsbereich enthielt immer zahlreiche spindelförmige Viruseinschlüsse.
Das Isolat habe ich mittels Chenopodium quinoa vermehrt, die nach Uschdraweit (zit. nach Brandes und B e r c k s 1962/63) systemisch befallen wird. Da diese Pflanze wegen oben erwähnter Eigenschaften für die Untersuchung sehr geeignet ist, hat sie mir als Quelle des virösen Materials gedient. Infolge der Wichtigkeit dieser Testpflanze werde ich das Aussehen der Läsionen genauer beschreiben, die auf ihren mit dem Isolat aus Zagreb inokulierten Blättern erschienen.
Die Läsionen haben eine am Anfang gelbbraun gefärbte nekrotische Mitte, die später breiter und häufig grauweißlich wird. Um die Nekrose herum ist ein gelbgrüner chlorotischer Rand bemerkbar, der allmählich in den normalen grünen Blatteil übergeht. Wenn wir die Läsionen im durchfallenden Lichte betrachten, erweist sich der chlorotische Ring als durchsichtig und scharf vom normalen grünen Blatteil abgegrenzt (Taf. IV, Abb. 17. und 18). Diesen Chenopodium quinoa-Läsionen sind diejenigen ähnlich, die auf inokulierten Blättern von Chenopodium amaranticolor entstehen. Nur bei Chenopodium amaranticolor entsteht oft der nekrotische Teil nicht zuerst in der Mitte der Läsion, sondern beginnt sich am Rand der Läsionen zu entwickeln.
Unser Isolat ist liebenswürdigerweise von dr. J. Brandes (Braunschweig) elektronenmikroskopisch untersucht worden. Dabei konnte festgestellt werden, daß unser Isolat Virenteilchen mit Längen von 512 mp, enthält und daß es sich nach seiner Größe von cactus virus 1 praktisch nicht unterscheidet (Taf. VI).
Das Serum gegen unser Kakteenvirus-Isolat wurde aus dem infektiösen Preßsaft von Chenopodium quinoa hergestellt. Die Immunisierung der Kaninchen wurde mit nach der Methode von Amelunxen (1958) partiell gereinigtem Saft ausgeführt. Das gewonnene Antiserum erreichte einen homologen Titer von 1 : 2048.
Um die Verwandtschaft unseres Isolates mit ähnlichen Viren zu überprüfen, haben wir von dr. R. B e r c k s (Braunschweig) das cactus virus X bekommen, wofür wir ihm herzlichst danken. Mit diesem Virus reagierte unser Antiserum nur bis zur Verdünnung 1 : 64. Dieser große serologische Unterschied brachte uns auf den Gedanken, daß es sich hier um eine entfernte Variante des cactus virus X oder sogar um eine bisher unbekannte, dem cactus virus X verwandte Virusart handelt.
Bei der Untersuchung unseres Isolates mittels Chenopodium amaran- ticolor konnten wir feststellen, daß sein thermaler Inaktivierungspunkt zwischen 81°—82° C liegt. Auch das aus Braunschweig geschickte Virus hatte seinen thermalen Inaktivierungspunkt bei etwa 80° C (Brandes und B e r c k s 1962/63).
Der Verdünnungsendpunkt unseres Isolates lag zwischen IO'5 und 10'°, was auf eine große Infektiosität unseres Virus hinweist. Für die Zubereitung der Verdünnungsstufen habe ich Gewebesaft aus den inokulierten Blättern von Chenopodium. quinoa verwendet, weil diese die größte Viruskonzentration besitzen.
Was die Untersuchung des Wirtspflanzenkreises betrifft, habe ich versucht, diese besonders auf die der Familie Cactaceae nicht angehörenden Arten auszudehnen.
In den bisherigen Untersuchungen haben sich die Kakteen wegen des Schleims, infolge langsamen Wachstums und langsamer Virusverbreitung als sehr ungeeignet erwiesen. Außerdem ist die Infektion bei Kakteen oft latent so daß sie nur auf Grund von Eiweißspindeln konstatiert werden kann. Die äußeren Symptome, die nach einigen Autoren an Kakteen erscheinen können (Chessin, Solberg und Fisher 1963), sind noch nicht genügend bekannt. Deshalb war die erfolgreiche Virus- -Übertragung auf Pflanzen, die den Kakteen nicht angehören, von besonderer Bedeutung.
Die ersten nicht der Familie Cactaceae angehörenden Arten, auf welche dieser Virus übertragen wurde, waren Chenopodium amaranti- color und Chenopodium album (Milicic und Udbinac 1961), Beta vulgaris und Agrostemma githago (Milicic 1962) und Chenopodium quinoa (Uschdraweit, zit. nach Brandes und Bercks 1962/ /63). Die erwähnten Verfasser haben beobachtet, daß bei einigen von diesen Arten deutliche äußere Krankheitssymptome entstehen. Diese Pflanzenarten haben eine kürzere Inkubation, und bei systemisch infizierten Chenopodium qiunoa-Pflanzen verbreitet sich das Virus viel schneller als in Kakteen.
Um neue Wirtspflanzen des Kakteenvirus festzustellen, haben wir versucht, es auf Angehörige jener Familien zu übertragen, die ihrer Stellung im Pflanzensystem nach den Cactaceen benachbart sind. Außerdem haben wir auch einige Arten anderer, entferterer Familien inokuliert. Während wir unter den Angehörigen verwandter Familien viele neue Wirtspflanzen des Kakteenvirus gefunden haben, haben wir unter den entfernten Familien nur bei Ocimum basilicum ein positives Ergebnis erzieht (Tabelle 1).
Das Virus konnten wir auf 7 neue Chenopodiaceen-Arten, 7 Ama- rantaceen-Arten, 2 weitere Caryophyllaceen-Arten und dazu auf die
schon erwähnte Labiate Ocimum basilicum erfolgreich übertragen (Tabelle 1; siehe S. 56). In dieser Tabelle sind außer diesen Arten auch noch die schon früher bekannten Wirtspflanzen des Kakteenvirus verzeichnet, die nicht der Familie Cactaceae angehören.
Aus der Tabelle ist ebenfalls ersichtlich, daß die Inkubationszeit der lokal infizierten Wirtspflanzen von 8—15 Tagen variieren kann, während bei den systemisch erkrankten Arten die sekundären Symptome noch später erscheinen.
Nach unseren bisherigen Beobachtungen reagieren alle diese neuen Wirtspflanzen auf das Kakteenvirus mit einer lokalen Infektion, ausgenommen Amarantus caudatus und Celosia cristata, die systemisch infiziert werden. Amarantus caudatus ist eine geeignete Wirtspflanze mit starkausgeprägten Symptomen und großer Viruskonzentration (Taf. V, Abb. 21. und 22.).
Was die äußeren Symptome betrifft, sind sie bei den den Familien Chenopodiaceen und Amarantaceen angehörenden lokalinfizierten Wirtspflanzen meistens sichtbar und treten mehr oder weniger hervor, und zwar meistens in der Form von Lokalläsionen. Bei der systemisch infizierten Amarantus caudatus-Pflanze treten starke Nekrosen im Bereiche der Blattnerven auf, bei der ebenfalls systemisch erkrankten Celosia cristata-Pflanze zuerst chlorotische Flecke, die später nekrotisch werden. Auf den Blättern der lokal infizierten Ocimum basi/icum-Pflan- ze entstehen große Nekrosen von unregelmäßiger Form (Taf. V, Abb. 23.). Während die Mehrzahl der oben erwähnten Wirtspflanzen deutliche Symptome zeigt, bleibt die Infektion bei den untersuchten Caryophyl- laceen immer latent.
Bei allen diesen mit Kakteenvirus infizierten Arten — ohne Rücksicht darauf, ob die Infektion sichtbar oder latent war — konnte die Erkrankung immer mit Sicherheit auf Grund der Eiweißspindeln in der Blatt- epidermis konstatiert werden. Die Viruseinschlüsse hatten am häufigsten die Form echter Spindeln (Taf. I, Abb. 2, 3. und 5.), manchmal aber wiesen sie eine fädige, ring- oder schleifenförmige Gestalt auf (Taf. I. Abb. 7.).
Zusammenfassend können wir über unsere Untersuchungen des Kakteenvirus Folgendes sagen: Aus Zygocactus bridgesii haben wir ein spindelbildenden Virus isoliert, das eine Länge von etwa 512 mp hat. Nach unserer Vermutung ist dieses Virus eine entfernte Variante des Kakteen-X-Virus. Unser Isolat wurde auf 17 für den Kakteen-X-Virus nicht bekannte Wirtspflanzen übertragen, die den Familien Chenopo- diaceae, Amarantaceae, Caryophyllaceae und Labiatae angehören. Die Mehrheit der neuen Wirtspflanzen zeigt dabei deutliche äußere Krankheitssymptome. Das Virus verursacht in allen infizierten Arten deutliche spindelförmige Zelleinschlüsse (Tafeln I—III).
Keywords
Hrčak ID:
153399
URI
Publication date:
31.12.1964.
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