Pythomedizin II - Einführung und Viren

Fach Chemie

Klasse 12

Autor Wimmer96

Veröffentlicht am 02.11.2018

Schlagwörter

Pythomedizin Viren

Zusammenfassung

In diesem Referat wird ein Überblick über die allgemein Pythomedizin gegeben und außerdem wird näher auf das Thema der Viren eingegangen. Dabei wird geklärt was Pythomedizin und Viren eigentlich sind.

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Unter Pythomedizin versteht man:

• Schäden durch andere Lebewesen
o Insekten, Milben, Bakterien, Schadpilze, Viren, Konkurrenz durch Wildpflanzen
• Schäden durch ungünstige Umweltbedingungen
o UV Licht, Ozon, Kälte, Hitze, Trockenheit, Versalzung, Schwermetalle
Aufgaben von Phytopathologie und Phytomedizin: Pflanzenkrankheiten und deren Heilung
• Diagnose von Pflanzenkrankheiten
• Aufklärung von Krankheitsmechanismen
• Therapie, Pflanzenschutz
• Verbesserung von Nutzpflanzen (Toleranz, Resistenz)
Produktion von Pflanzen mit hoher Quantität und Qualität
Kartoffelfäule verursachte große Hungersnot
Aufgaben von Phytomediziner
• Diagnose: Bestimmung von Krankheitserregern
• Aufklärung von Krankheitsmechanismen
• Therapie: Protektiver und kurativer Pflanzenschutz
• Verbesserung von Nutzpflanzen
Moderne Pflanzenschutzmittel
• Müssen sicher sein
• Pilzliche Mykotoxine verunreinigen Getreideprodukte
• Gute Fungizide sind hochwirksam und ungiftig
• Schadpilze werden resistent gegen Fungizide
• Resistent gegen Herbizide nehmen zu
Zucht von Pflanzen mit guten Eigenschaften
• Natürliche Variation in Wildpflanzen
• Aussaat von Samen der besten Pflanzen
• Selektion über mehrere Generationen
• Mit der Zeit verbessert sich die Nutzpflanze
• Auf ähnliche Weise wurden auch Krankheitsresistente Sorten gezüchtet
Phänotypisierung ermöglicht effiziente Züchtung nach äußerem Erscheinungsbild
Eigenschaften von Pflanzen liegen in den Genen
• Präzisionszucht wenn Gen bekannt ist
o Identifizierung des Gens durch genetische Kartierung
o Marker-basierte Züchtung statt Symptombasierte Züchtung
HighTech-Züchtungsstrategien
• Mutationszüchtung
• Präzisionszüchtung
o Basiert darauf, dass man das Gen kennt, die für eine bestimmte gewollte Eigenschaft verantwortlich sind (Marker-basierte Züchtung)
• Züchtung mittels Gentechnik
Verbesserung von Nutzpflanzen durch Gentechnik
• Gentransfer
• Genom Editierung
Transfer von nützlichen Genen in Pflanzen
• Physikalische Methode: ballistisch mit der Genkanone
• Biologische Methode: Viren
Grüne Revolution I
• Optimierte Nutzpflanzen erobern die Welt
Grüne Revolution II
• Produktivität stieg stark an, Quantität wichtig
Wichtige Aspekte:
• Umweltschutz, Verringerung des Dünger- und Pestizideinsatzes, Schutz der Böden und des Wassers
• Sozialverträglichkeit, faire Preise
• Erhalt kultureller Identität
• Gesundheit
• Anpassung an Auswirkungen des Klimawandels
• Konkurrenz zwischen Nahrungs-, Futter- und Energiepflanzen

Viren

Viren sind infektiöse Agenzien von kleiner Dimension
• Enthalten (meist) nur Protein und Nukleinsäure
• Enthalten entweder RNA oder DANN
• Nukleinsäure ist geschützt durch Protein
• Ein Virus-Partikel heißt Virion
• Passieren bakteriendichte Filter

Viren als Krankheitserreger
• Krankheiten heißen Virosen
• Ca. 1200 Pflanzenvirosen bekannt
• Vermehrung abhängig von Wirtszelle

Viren sind keine Lebewesen, sie sind zu ihrer Replikation zwangsläufig auf Lebewesen oder lebende Zellen angewiesen

Virosen
• Lokale Infektion oder systemische Infektionen
Symptome:
• Mosaik
• Vergilbung
• Adernaufhellung
• Adernbänderung
• Ringflecken
• Missbildungen
Ein Virus kann auf verschiedenen Wirten unterschiedliche Symptome hervorrufen

TMV Virus-Symptome (Tabakmosaik Virus)
• Anfällig Virus verbreitet sich in der Pflanze „systemisch“
• Resistent  Läsionen (Flecken) sind Zeichen einer Eingrenzung des Virus
• N Gen-vermittelte Resistenz ist Temperatur-abhängig
TMV Viruspartikel (Virion) Verbreitung:
• Wunden/ Pfropfung
• Vektoren: Insekten, Milben, Nematoden, Pilze, parasitische Pflanzen
• Vegetative oder generative Vermehrung des Pflanzenmaterials, Samen und Pollen
Zell-zu-Zell Ausbreitung am Beispiel von TMV

  1. Movement protein (MP) bindet virale RNA
  2. Wirtsproteine am Aufbau des MP-RNA Komplexes beteiligt
  3. MP-Komplex wandert durch Plasmodesmata (Verbindung zwischen Pflanzenzellen)
  4. In neuer Zelle wird virale RNA freigesetzt
  5. Virus RNA wird durch Wirtsribosomen translatiert, Replikation beginnt
    „Long distance movement“: Das Virus verbreitet sich „systemisch“ in der ganzen Pflanze

Persistenz (Überdauerung) im Vektor
• Nicht-persistente Viren
o Stylet-borne viruses (am Stylet des Insekts haftend
o Shnelle Virusaufnahme (sec bis min) und Übertragung
o Übertragbarkeit nimmt schnell ab, <4 h (d.h. Virus wird inaktiv) o Keine Zirkulation in der Hämolymphe des Insektes o Oft leicht mechanisch übertragbar • Semi-persistente Viren o Längere Aufnahmezeit nötig (min/h/d) o Ebenso lange dauert Übertragung o Im Vektor semi-persistent (1-4 Tage infektiös) o Keine Zirkulation, Vektor nach Häutung nicht mehr infektiös • Persistente Viren o >100 h im Insekt aktiv
• Propagative Viren
o Zirkulation und Vermehrung im Vektor, Übertragbarkeit über Nachkommen des Vektors

Struktur viraler Genome
• RNA Viren
o Einsträngige RNA
o Doppelsträngige RNA
• DNA Viren
o Einsträngige DNA
o Doppelsträngige DNA
o Doppelsträngige DNA mit kovalent gekoppeltem terminalen Protein
o Einsträngige zirkuläre DNA
o Doppelsträngige zirkuläre DNA
o Doppelsträngige DNA mit kovalent verbundenen Enden

Genom-Organisation (Nukleinsäure)
• Einsträngige RNA (meist Pflanzenviren)
• Doppelsträngige RNA (Wundtumorviren)
• Einzelsträngige DNA (Geminivirus)
• Doppelsträngige DNA (Califlower Mosaic Virus)

RNA Viren
• + Strang RNA Viren
RNA dient bei Translation als mRNA, z.B. TMV
• - Strang RNA Virus
RNA muss erst in mRNA umgeschrieben werden, RNA-abhängige RNA-Polymerase muss bei der Infektion schon im Virus vorhanden sein, da sonst keine mRNA gebildet werden kann, z.B. Tospo-Viren (TSWV)

Klassifizierung von Viren
• Einzelsträngige ssDNA
o Zirkuläre Gemniviren
• dsDNA – Viren
o Pararetroviren, Caulimoviren
• Einzelsträngige (+) ssRNA (meisten Pflanzenviren)
• (-) ss Strang-RNA-Viren
o Meisten Pflanzenviren
o Rhabdoviridae Ambivalente
• Ds-Strang-RNA-Viren
o Reoviridae

Einzelsträngige ssDNA
• Maize streak virus (Mastrevirus)
o Vektoren: Zikaden, Mottenschildlaus
o Streifige Aufhellungen an Blattadern
• Bean Golden Mosaic Virus (Begomovirus)
o Vektor: Weiße Fliege
o Mosaiksymptome
dsDNA-Viren
• Cauliflower Mosaic Virus
o Symptome: streifige Aufhellung an Blattadern
o Vektor: Blattläuse, mechanisch
Einzelsträngige (+) ssRNA
• Barley Yellow Dwarf Virus (BYDV) „Gelbverzwergungsvirus“
o Vektor: Blattlaus
• Tomato Mosaic Virus
o Mechanische Übertragung
o Symptome: Helle und dunkle Flecken, Missbildungen und Nekrosen an Blättern, Sproßachse und Früchten
• Rhizomania
o Symptome: Blattaufhellungen, KLeinwüchsigkeit, Welkeerscheinungen, starke Bildung von Seitenwurzeln, Rübengröße reduziert
o Übertragung durch den Pilz Polymyxa betae
• Plum pox virus (PPV), Scharkrankheit
o Symptome: olivgrüne Ringe auf Blättern, gummiartiges Fruchtfleisch, vorzeitiger Abfall der Früchte
o Vektor: Blattläuse, Zikaden, mechanisch, Pfropfung
• Cucumber Mosaic Virus (CMV), Gurkenmosaikvirus
o Symptome: Hell-dunkelgrüne Scheckung der Blätter, Früchte mit warzenartigen Auswölbungen und gelb-grüner Scheckung
o Vektor: Blattläuse, Saatgut, mechanisch (Schnittwerkzeug)
(-) Strang-RNA-Viren
• Potato Yellow Dwarf Virus (PYDV)
o Symptome: verkrüppeltes Wachstum, Verzwergung, Vergilbung, Fehlbildung der Knolle
o Vektor: Zikade
• Tomato spotted wilt virus (TSWV), Tomaten-Bronzeflecken-Virus
o Symptome: Aufhellungen der Adern, konzentrische Ringe, Verfärbungen, Deformation von Früchten
o Sehr häufig massive Ernteausfälle
Ds-Strang-RNA-Viren
• Rice Ragged Stunt Virus
o Symptome: Unterentwicklung, Blattfläche verdrillt
o Vektor: Zikaden

Virusnachweis
• Elektonenmikroskop
• Serologische Methoden
• Molekulare Nukleinsäuresonden (PCR Verfahren)
Virus-Kontrolle
• Chemischer Pflanzenschutz
• Resistenzzüchtung
• Pflanzenbauliche Maßnahmen
• Gentechnik
• Biologischer Pflanzenschutz
Das Viroid PSTV
• Viroide sind infektiöse Einheiten, die eine Reihe von Pflanzenkrankheiten hervorrufen
• Es sind zirkuläre ssRNA Moleküle
• Die Nukleotidsequenz des PSTV besteht aus 359 Ribonukleotiden
• Es verursacht die Krankheit Spindelknollensucht