Derleme (Review

Türk. entomol. bült., 2012, 2 (3): 207-222 ISSN 2146-975X Derleme (Review) Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar Molecular approach to transmission of plant viruses by vectors Ayşe ÇANDAR1* Mustafa GÜMÜŞ1 Summary Considerable numbers of viruses that cause the significant economic losses on plant are transmitted by vectors from one host to another, and many of them are specifically transmitted on the basis of vector genus or species. Unraveling virus transmission mechanisms by vectors is essential in respect to develop novel control strategies against plant viruses which aren’t controlled by any active method. In this study that has been compiled from various scientific investigations based on this idea, determinants of virus transmission specificity have been explained molecularly after virus transmission types were mentioned considering vector groups briefly. In this context, capsid protein (CP) and helper component (HC) strategies managing non-circulative transmission by insects have been explained and viruses transmitted by insects in a non-circulative manner have been categorized. Furthermore, molecular determinants of transmission specificity in a circulative manner by insects have been exhibited. In addition to all, determinants of transmission specificity by nematode vectors have been examined in depth. Key words: Virus, insect, nematod, fungus, transmission specificity. Özet Bitkilerde önemli ekonomik kayıplara neden olan virüslerin dikkate değer bir kısmı, bir konukçudan diğerine vektörlerle taşınmaktadır ve bu virüslerin birçoğu taşındığı vektöre cins veya tür bazında özelleşmektedir. Virüslerin vektörlerle taşınma mekanizmalarının bilinmesi, aktif mücadele yöntemleriyle yeterince kontrol altına alınamayan virüslere karşı yeni mücadele yöntemlerinin geliştirilmesi bakımından oldukça anlamlı olmaktadır. Bu düşünceden hareketle çeşitli bilimsel araştırmalardan derlenen bu çalışmada, vektör gruplarına göre virüslerin vektörlerle taşınma şekillerine kısaca değinildikten sonra, virüsün vektöre özelleşmesini belirleyen faktörler moleküler olarak açıklanmıştır. Bu kapsamda böceklerle nonsirkülatif olarak taşınmayı yöneten kılıf protein (CP) ve yardımcı komponent (HC) stratejileri açıklanarak bu taşınma stratejilerine uygun olarak taşınan virüsler kategorize edilmiştir. Ayrıca böcek vektörlerle sirkülatif taşınmanın vektöre özelleşmesi için gerekli vektör ve virüs bileşenlerinin moleküler yapısı ortaya konmuştur. Bunlara ek olarak nematodlarla taşınmanın vektöre özelleşmesini belirleyen faktörler ayrıntılarıyla incelenmiştir. Anahtar sözcükler: Virüs, böcek, nematod, fungus, vektöre özelleşme Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bitki Koruma Bölümü, 35100, Bornova, İzmir * Sorumlu yazar (Corresponding author) e-mail: aysecandar88@gmail.com Alınış (Received): 21.09.2012 Kabul ediliş (Accepted): 12.10.2012 1 207 Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar Giriş Bitki virüsleri, birçok bitki türünde (tahıllar, bahçe bitkileri, süs bitkileri vb.) kalite ve kantite yönünden önemli ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Örneğin, süs bitkileri ve sebzelerde sadece Tomato spotted wilt virus (TSWV) (Bunyaviridae; Tospovirus) 1 milyar doların üzerinde bir kayıptan sorumlu olup, TSWV, tripsler tarafından taşınmaktadır ve 84 familyaya ait binden fazla sayıda bitki türünü enfekte edebildiği için bitki virüsleri arasında en geniş konukçu dizinine sahip olan virüstür (Parella et al., 2003). Benzer şekilde ektoparazitik nematod Xiphinema index Thorne & Allen (Dorylaimida: Xiphinematidae) ile taşınan Grapevine fanleaf virus (GFLV) (Comoviridae; Nepovirus), Fransa’da bulunan asmalarda 1 milyar dolarlık kayıplara neden olmaktadır (Andret-Link & Fuchs, 2005). Ayrıca, Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) (Geminiviridae: Bigeminivirus)’nün vektörü olan ve tropikal, subtropikal ve kurak Akdeniz iklimine sahip bazı bölgelerde coğrafi yayılım gösteren Bemisia tabaci Gennadius (Hemiptera: Aleyrodidae)’nin konukçu dizisindeki bitki sayısında meydana gelen hızlı bir artış nedeniyle son zamanlarda bu virüsün enfeksiyonu artış göstermiştir (Pico et al., 1996). Bunlara ek olarak, 1930’larda Arjantin ve Brezilya’da turunçgil endüstrisinin neredeyse tamamının yıkımının nedeni Citrus tristeza virus (CTV) (Clostroviridae: Closterovirus)’nü taşıyan Toxoptera citricidus Kirkaldy (Hemiptera: Aphididae) adlı yaprak bitine bağlı olmuştur. Bu yaprak biti, son yıllarda Portekiz ve İspanya’da da Akdeniz turunçgil üretimini tehdit etmektedir (Raccah & Fereres, 2009). Görüldüğü gibi, bitki virüs hastalıkları dünya genelinde bitkileri ve ürünlerini hastalandırmak suretiyle önemli verim kayıplarına neden olmaktadır. Bu verim kayıplarının ortaya çıkmasında ise virüsün bitkiden bitkiye taşınması ve taşınma şekli büyük önem taşımaktadır. Virüslere karşı etkili kontrol yöntemlerinin geliştirilememesinin bir nedeni de virüslerin bir konukçudan diğerine geçişi konusunda yeterli bilginin bulunmamasından kaynaklanmaktadır. Bitki virüsleri enfeksiyon döngüsü boyunca iki evreyi geçirmek zorundadır. İlk olarak virüsler, hücresel sistemleri kontrolleri altına alarak kendilerini konukçu hücre içinde çoğaltmak (replikasyon); bitkilerde enfeksiyonun başladığı noktalarda kolonize olmak için komşu hücrelere geçmek (kısa mesafeli taşınma) ve vasküler sisteme geçerek diğer doku ve organlara geçmek (uzun mesafeli taşınma) zorundadır. İkinci olarak virüsler, yeni konukçulara yayılmak ve bunu yapmak için de hücrelere giriş sırasında hücresel bariyerleri geçmek zorundadır. Bir çok virüsün yeni konukçulara geçmesi için gerekli olan hücresel bariyerleri geçme işlemi vektör organizmalar tarafından yönetilmektedir (Matthews, 1991). Bitki virüslerinin bitkiden bitkiye yayılması aşı, tohum ve yumrular veya artropodlar, nematodlar, funguslar ve plasmodiophorid gibi vektörler tarafından gerçekleştirilmektedir (Raccah & Fereres, 2009). Açıklanan bu nedenlerden dolayı, bitki virüslerinin vektörlerle taşınması konusunda yapılan çalışmalar oldukça önemlidir. Özellikle son yıllarda vektörlerle taşınmanın moleküler yapısı ve taşınmanın vektöre özelleşmesi konusunda yapılan araştırmalar ilgi çekici ve virüslerle mücadele konusunda umut vericidir. Taşınabilirliği belirleyen viral faktörlere ilişkin birçok bulgu mevcuttur, fakat taşınmanın vektöre özelleşmesi için gerekli viral belirleyiciler konusunda henüz bilgiler sınırlıdır. Kılıf proteini (CP) veya türevleri (Readthrough CP ve yardımcı CP) ve yardımcı komponent (HC) ve taşınma faktörünü içeren yapısal olmayan proteinler, taşınmanın özelleşmesi için gerekli belirleyicilerdir. Bu makale, bilinen tüm bu belirleyici faktörlere dair yapılmış araştırmaların genel bir derlemesi niteliğindedir. Bitki virüslerini taşıyan vektörler Bitki virüs vektörleri taksonomik olarak çok çeşitlidir ve vektörler arasında artropodlar, nematodlar, funguslar ve plasmodiophoridler bulunmaktadır. Birçok bitki virüsünü taşıyan artropod vektörler, yaprak 208 Çandar & Gümüş, Türk. entomol. bült., 2012, 2 (3) bitleri, beyazsinekler, yaprakpireleri, tripsler, kınkanatlılar, unlubitler, Miridae familyası üyesi böcekler ve akarlardır ve saptanan 200 vektör türünden daha fazlasını oluşturması yönüyle en yaygın vektör grubu yaprak bitleridir. Şimdiye kadar kaydedilen vektörlerle taşınan yaklaşık 550 virüs türünün yarısından fazlası yaprak bitleri (% 55), % 11’i yaprakpireleri, % 11’i kınkanatlılar, % 9’u beyazsinekler, % 7’si nematodlar, % 5’i fungus ve plasmophoridler ve geriye kalan % 2’si tripsler, Miridae familyası üyesi böcekler, akarlar veya unlubitler ile taşınmaktadır (Andret-Link & Fuchs, 2005). Bitki virüsleri bu vektörlerle alınma, vektör vücudunda tutulma ve latent periyot sürelerine bağımlı olarak Çizelge 1’de de görüldüğü gibi farklı taşınma şekilleriyle nakledilmektedir. Çizelge 1. Bitki Virüslerinin Vektörleri ve Taşınma Şekilleri (Andret-Link & Fuchs, 2005) Nonsirkülatif Sirkülatif (Persistent) Vektör Nonpersistent Semipersitent Nonpropagatif Propagatif Yaprak bitleri Alfamovirus Carlavirus Cucumovirus Fabavirus Macluravirus Potyvirus Caulimovirus Closterovirus Sequivirus Trichovirus Waikavirus Enamovirus Luteovirus Nanovirus Polerovirus Umbravirus Cytorhabdovirus Nucleorhabdovirus Kınkanatlılar Fungus Bromovirus (?) Carmovirus (?) Comovirus (?) Sobemovirus (?) Tymovirus (?) Machlomovirus Benyvirus Bymovirus Furovirus Varicosavirus Carmovirus Necrovirus Tombusvirus Yaprakpireleri Badnavirus Waikavirus Unlubitler Ampelovirus Badnavirus Trichovirus Vitivirus Miridler Sobemovirus Akarlar Trichovirus Nematodlar Nepovirus Tobravirus Sadwavirus Plasmo- diophorid Thrips Beyazsinekler Curtovirus Mastrevirus Cytorhabdovirus Fijivirus Marafivirus Nucleorhabdovirus Oryzavirus Phytoreovirus Tenuivirus Phytoreovirus Phytoreovirus Rymovirus Aureusvirus Dianthovirus Ophiovirus Varicosavirus Machlomovirus Tospovirus Crinivirus Ipomovirus Begomovirus 209 Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar Bitki virüslerinin vektörlerle taşınma şekilleri Yaklaşık olarak 150 yıl önce yani virüslerin keşfinden önceki yıllarda Yellow fever virus (Flaviviridae; Flavivirus)’nün insanlarda meydana getirdiği sarı humma hastalığının sivrisineklerle taşındığı bildirilmiştir. Pirinç bitkilerinde cüceleşmeye neden olan Rice dwarf virus (RDV) (Reoviridae; Phytoreovirus)’nün yaprakpireleriyle taşınması 1895 yılında bildirilmesine rağmen, bu durum sarı humma hastalığının sivrisineklerle taşındığının bulunmasından kısa bir süre sonra kanıtlanmıştır. Daha sonraki 10 yıl içinde ise bitki ve hayvan virüslerinin birçok arthropod vektörü olduğu saptanmıştır (Gray & Banerjee, 1999). Virüs taşıdığı belirlenen vektörlerin sayısı arttıkça taşınma şekillerinin sınıflandırılması ihtiyacı doğmuştur. 1930’larda Watson ve Roberts, virüslerin böceklerle taşınma biçimlerine açıklık getirmiştir. Bu taşınma biçimlerine göre virüsler için ayırıcı ana prensip, vektör içinde virüsün tutulma süresi olmuştur. Watson ve Roberts (1939), esasen iki adet taşınma şekli keşfetmiştir. Bunlar, virüsün vektör içinde kısa bir süre tutulduğu non-persistent ve virüsün vektör içinde uzun süre (çoğunlukla yaşamı boyunca) tutulduğu persistent şekildeki taşınmadır. Bununla birlikte bazı virüsler vektörlerinde, süre bakımından bu iki taşınma şeklinin ortasında bir tutulma göstermektedir. Bu tip virüslere ise Sylvester (1956), semipersistent ismini vermiştir. (Raccah & Fereres, 2009). Sonuç olarak bilim adamları, 1950’lerde virüsün vektörün vücuduna alınması ve vücutta kalma sürelerine göre taşınma şekillerini non-persistent, semipersistent ve persistent olmak üzere üç kategoriye ayırmışlardır (Blanc, 2008). 1970’lerin sonunda ise bugün hala geçerli olan bir sınıflandırma yapılmıştır. Bu sınıflandırmaya göre non-persistent ve semipersistent virüsler nonsirkülatif, persistent virüsler ise sirkülatif olarak kategorize edilmiştir (Blanc, 2008). Virüs sadece hücre zarını geçmek kaydıyla vücut boşluğu veya fungal hücreler içinde internal olarak taşınıyorsa bu taşınma sirkülatif taşınma olarak adlandırılmaktadır. Buna karşın non-sirkülatif virüsler, vektör hücrelerine geçmemektedir ve bu virüsler ya vektör yüzeyinde (bazı funguslardaki gibi) ya da vektör ağız parçaları veya ön bağırsağının kütikul yapısındaki iç yüzeyinde (bazı arthropod ve nematodlardaki gibi) eksternal olarak taşınmaktadır (Gray & Banerjee, 1999). Daha sonraları ise sirkülatif virüsler de, vektörün içinde çoğalanlara propagatif, taşındığı vektörün içinde çoğalmayanlara nonpropagatif denmesi suretiyle ikiye ayrılmıştır. Bitki virüsü-vektör etkileşiminin karakteristikleri Bir virüsün bir vektörle taşınması genellikle özelleşmenin bazı dereceleriyle karakterize edilmektedir. Taşınmanın özelleşmesi konusu birçok vektör ve virüs için önemli bir özelliktir. Taşınmanın özelleşmesi, bir bitki virüsü ve bir veya birkaç vektör arasında spesifik bir ilişkinin kurulması olarak tanımlanmaktadır. Örneğin, yaprak bitleriyle taşınan bir virüs nematodlarla veya diğer artropod vektörlerle, yaprakpireleriyle taşınan bir virüs de kınkanatlı vektörlerle taşınmamaktadır. Bir vektörün yalnızca bir virüsü veya serolojik olarak farklı virüs ırklarını taşıması ve bu virüs veya virüs ırkının tek bir vektöre sahip olması durumu taşınmanın özelleşmesi konusuna olağanüstü bir örnektir (Andret-Link & Fuchs, 2005). Bazı potyvirüsler 30’dan fazla yaprak biti türüyle (Jeger et al., 2004) taşınırken, GFLV’nün tek bir nematod türü X. index ile doğal olarak taşınması özelleşmenin farklı derecelerine örnek olarak verilebilmektedir (Andret-Link et al., 2004). Ayrıca, Piesma quadratum Fieber (Hemiptera: Piesmatidae) sadece Beet leaf curl virus (BLCV) (Rhabdoviridae; Nucleorhabdovirus)’nü taşırken, beyazsinek B. tabaci çeşitli genus ve familyalardan birçok virüsü taşıyabilmektedir. Tobravirüslerin sadece trichodorid nematodlar tarafından taşınmasına karşılık, closterovirusler yaprak bitleri, unlubitler veya beyazsinekler ile taşınmaktadır. Taşınmanın özelleşmesi, bir virion veya bir viral protein motif arasındaki bir tanıma olayı ve vektördeki bir tutunma bölgesinin içerdiği birkaç özellik ile açıklanmaktadır (Brown & Weischer, 1998). 210 Çandar & Gümüş, Türk. entomol. bült., 2012, 2 (3) Bitki virüslerinin böcek vektörlerle taşınması Bitki virüslerinin böcek vektörleri, Insecta sınıfının 32 takımının 7’sinde bulunmaktadır. Vektörlerin büyük bir çoğunluğu, sokucu-emici ağız parçasına sahip böceklerin bulunduğu iki takım olan Tysanoptera ve Hemiptera takımlarında yer almaktadır. Vektör türlerinin çok azı ise diğer ısırıcı-çiğneyici ağız yapısına sahip 5 takımın üyeleridir. Bu takımlar; Orthoptera, Dermaptera, Coleoptera, Lepidoptera ve Diptera’dır. Görünüşe göre, Hemiptera takımına bağlı böceklerin vektör olarak başarılı bir rol oynamasında birincil etken, beslenme organlarıdır (Raccah & Fereres, 2009). Böcek vektörlerle taşınan virüsler ise taşınma şekillerine göre nonsirkülatif ve sirkülatif olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. 1. Nonsirkülatif taşınma Daha önce de değinildiği gibi, virüs vektör hücre zarını geçmeden ya vektör yüzeyinde (bazı funguslardaki gibi) ya da vektör ağız parçaları veya ön bağırsağının kütikul yapısındaki iç yüzeyinde (bazı arthropod ve nematodlardaki gibi) eksternal olarak taşınıyorsa bu taşınma non-sirkülatif taşınma olarak adlandırılmaktadır (Gray & Banerjee, 1999). Nonpersistent ve semipersistent virüslerin her ikisi de nonsirkülatif olarak taşınmaktadır, çünkü bu taşınma şekillerine sahip virüsler vektör vücudunun içine alınmamaktadır. Diğer bir değişle, virüs homecoel (vektör vücut boşluğu)’e girmemekte veya hiçbir vektör hücre zarından geçiş yapmamaktadır (Andret-Link & Fuchs, 2005). Bu iki grup, taşınma şekli yönünden aynı özellikleri taşımakla birlikte bazı özellikleri bakımından birbirinden ayrılmaktadır. Örneğin, semipersistent virüsler genellikle vektörün ön bağırsağıyla olan ilişkiye eğilimlidir ve burada birkaç gün veya hafta (bazı durumlarda aylar yıllar) tutulmaktadır. Beslenme sırasında virüsün stabil bir şekilde bağlandığının ve bağlanma bölgeleri doyuruluncaya kadar biriktiğinin ileri sürüldüğü vücuda alınma olayı artarken virüsün taşınma etkinliği de artmaktadır. Bunun aksine, nonpersistent virüslerin taşınması vektör stiletleriyle ilişkilidir (Şekil 1) ve bu virüsler sadece birkaç saat tutulmakta ve beslenme araştırmaları boyunca kolayca yok olmaktadırlar. Ayrıca, beslenme boyunca vücuda alınma durumu artarken taşınma etkinliği de hızlıca yükselmektedir (Gray & Banerjee, 1999). Ağız parçaları ve ön bağırsağı kaplayan astarı içeren derinin deri değiştirme sürecinde atılmasından sonra vücuda alınmış virüsler kaybedilmektedir (Andret-Link & Fuchs, 2005). Ayrıca, non-sirkülatif virüsler latent periyot göstermemektedir (Lopez-Moya, 2002). Vektörün hastalıklı bitkide beslenmesi sırasında alınan ve vektör ön bağırsağının astarına veya vektör sytiletinin iç yüzeyine tutunan virüs, vektörün sağlıklı bitkide beslenmesi sırasında salgıladığı tükürük vasıtasıyla sağlıklı bitkiye taşınmakta ve böylece taşınma işlemi tamamlanmaktadır (Şekil 1). Şekil 1. Bitki virüslerinin vektörün beslenmesi sırasında hastalıklı bitkiden alınması (sol) ve salgıladığı tükürük ile sağlıklı bitkiye taşınması (sağ) (Gray & Banerjee, 1999). Çizelge 1’de görüldüğü gibi, nonpersistent taşınma şekline sahip yaprak bitleriyle taşınan Alfamovirus, Carlavirus, Cucumovirus, Fabavirus, Macluravirus, Potyvirus; kınkanatlı böceklerle ve tripslerle taşınan 211 Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar Machlomovirus genusları ve semipersistent taşınma şekline sahip, afitlerle taşınan Caulimovirus, Closterovirus, Sequivirus, Trichovirus, Waikavirus; yaprak pireleriyle taşınan Badnavirus ve Waikavirus; unlu bitlerle taşınan Ampelovirus, Badnavirus, Trichovirus, Vitivirus ve beyazsineklerle taşınan Crinivirus, Ipomovirus genusları non-sirkülatif olarak taşınmaktadır. Virüslerin vektörlerle non-sirkülatif olarak taşınması için iki ana strateji tanımlanmıştır. Bunlar, kılıf protein (CP) stratejisi ve yardımcı komponent (HC) stratejisidir. Kılıf protein stratejisinde virüsler sadece kılıf proteine bağımlı olarak taşınmakta iken, yardımcı komponent stratejisinde taşınma hem kılıf proteine hemde yardımcı komponente bağlı olmaktadır (Pirone & Blanc, 1996). a. Kılıf protein (CP) stratejisi Cucumovirus, Alfamovirus ve Carlavirus genusu üyeleri bu stratejiye göre taşınmaktadırlar (Blanc, 2008).Bu stratejiye en iyi örnek yaprak bitleriyle taşınan Cucumovirus’lardır. Cucumuvirüslerin kılıf protein domainleri (kılıf proteini kodlayan gen bölgeleri), vektörün ağız parçalarında bulunan bilinmeyen tutunma bölgelerini doğrudan tanımaktadır (Uzest et al., 2007) (Şekil 2). Bu doğrudan tanıma sayesinde farklı Cucumber mosaic virus (CMV) (Bromoviridae; Cucumovirus) ırkları farklı yaprak biti türleriyle farklı etkinliğe sahip olarak taşınmaktadır (Perry et al., 1994). Sekans (gen dizilimi) karşılaştırma ve rekombinasyon deneyleri, yaprak bitleriyle taşınmayı etkileyen CMV’nün CP’inde olan modifikasyonları açıklamaya yardımcı olmuştur. CP’deki iki domain taşınma işleminde gerekli amino asitleri içermektedir (Shintaku, 1991). Tanımlanan bu domainlerden biri simptomatolojide rol oynarken, ikincisi vektörlerle taşınabilen tüm izolatlarda bulunan ve vektörlerle taşınamayan izolatlardaki Cys (Sistein) veya Phe (Fenilalanin)’in yerini alan korunmuş bir Tyr (Tirozin) kalıntısı içermektedir (Perry et al., 1994). İlginç bir şekilde CMV’nün farklı yaprak biti türleriyle taşınmasından farklı CP motifleri sorumludur. CP’in 129,162 ve 168 konumundaki amino asitler Aphis gossypii Glover (Hemiptera: Aphididae) ile taşınmanın etkinliği açısından kritik iken, 25, 129, 162, 168 ve 214 konumlarındaki amino asitler, Myzus persicae Sulzer (Hemiptera: Aphididae) ile taşınmanın etkinliği açısından önemli olmaktadır (Andret-Link & Fuchs, 2005). Şekil 2. Non-sirkülatif taşınmada virüs-vektör ilişkileri için farklı stratejilerin saptanmasıyla oluşturulmuş model (Raccah & Fereres, 2009). b. Yardımcı komponent (HC) stratejisi Yardımcı komponent (HC)’ler ilk olarak 1970’lerde Potato virus C (PVC) (Potyviridae; Potyvirus)’nün yaprak bitleriyle taşınmasının, sadece bitkiler Potato virus Y (PVY) (Potyviridae; Potyvirus) ile enfekteli olduğunda gerçekleşebildiğini kaydeden Kassanis ve Govier (1971a) tarafından keşfedilmiştir. Ayrıca, yaprak bitleri öncelikli olarak PVY ile enfekte olmuş bir bitki üzerinde beslendikten sonra sağlıklı 212 Çandar & Gümüş, Türk. entomol. bült., 2012, 2 (3) bitkilere PVC’nü taşıyabilmiş ve bu bitkileri tek tek enfekte edebilmiştir. Bu olay, bitkilerde PVY enfeksiyonu üzerine üretilen bir faktörün daha sonra PVC’nün yaprak bitleri ile taşınımını yönetmesiyle sonuçlanmıştır. Kassanis ve Govier (1971b) tarafından yapılmış diğer bir çalışma, bu faktörün PVY virüs partikülünün kendisi olmadığını, bunun HC’yi dizayn etmiş olan yapısal olmayan bir protein olduğunu düşünmüş ve daha sonra da bu faktörün kodlanmış bir virüsün yapısal olmayan proteini olduğunu göstermiştir (Thornbury et al., 1983). Wang et al. (1998) virüs taşınmasının vektöre özelleşmesinin HC ile düzenlendiğine dair doğrudan kanıtlar sağlamıştır. Enfekteli bitkilerden Turnip mosaic virus (TuMV) (Potyviridae; Potyvirus)’nü taşıyıp Tobacco etch virus (TEV) (Potyviridae; Potyvirus)’nü taşımayan Lipaphis erysimi Kaltenbach (Hemiptera: Aphididae), TuMV’nün HC’i ile birlikte saflaştırıldığında TEV için etkili bir vektör özelliği kazanmıştır. Ayrıca, taşınma virüslerin stiletlerde tutunmasıyla oldukça alakalı bir şekilde gerçekleşmiştir (Mandahar, 1999). Yardımcı stratejisinine en iyi örnekler Potyvirus ve Caulimovirus genuslarının üyelerinde bulunmaktadır. Köprü hipotezi olarak adlandırılan bir model HC’in hareket şeklini açıklamak için yaygın bir şekilde kabul edilmektedir ve bu hipotez iki tip etkileşimi birbirine bağlama yeteneğinde moleküller yapıdaki yapısal olmayan proteinleri ortaya koymaktadır; bunlardan biri virüsün CP’i, diğeri vektörün ağız parçalarındaki varsayımsal bir reseptördür. Böylece, virüsün vektörün içinde tutunmasına izin veren tersinir bir moleküler köprü yaratmaktadır (Şekil 2). Köprü hipotezi, taşınabilirliğin yitirilmesinin ya onu işlevsiz hale getiren HC’deki bir mutasyondan ya da HC-CP etkileşimini ortadan kaldıran CP’deki bozukluklardan kaynaklandığı anlamına gelmektedir. (Froissart et al., 2002). 1.1. Non-sirkülatif virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesi Nonsirkülatif virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesi ve bu özelleşmeyi belirleyen moleküler faktörler konusunu, nonpersistent virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesini belirleyen faktörler ve semipersistent virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesini belirleyen faktörler olmak üzere iki bölümde ele almak mümkündür. Bu iki kategoriye birçok virus genusu örnek olarak verilebilmektedir. Fakat tüm virus genuslarının vektörüne özelleşmeleri ile ilgili ayrıntılı bilgi olmadığı için ve kategorisindeki virüslerin taşınmasını temsil etmesi bakımından bu bölümde non-persistent virüslerden Potyvirus’lerin, semipersistent virüslerden Caulimovirus’lerin böcek vektörlerine özelleşmesini belirleyen faktörler üzerinde durulmuştur. Bir potyvirüsün yaprak bitleriyle taşınmasını belirleyen faktörleri tanımlamak için yaprak bitleriyle taşınabilen ve taşınamayan virüs ırklarının CP’lerinin amino asit bölgeleri karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda, potivirüslerin taşınmasında CP’de bulunan Asp-Ala-Gly (Aspartik asit-AlaninGlisin) (DAG), Lys-Ile-Thr-Cys (Lizin-İzolösin-Treonin-Sistein) (KITC) ve Pro-Thr-Lys (Prolin-TreoninLizin) (PTK) amino asit bölgelerinin rol oynadığı (Şekil 3) ve yaprak bitleriyle taşınamayan ırklarda bu amino asit bölgelerinde bazı mutasyonların oluştuğu ortaya koyulmuştur. (Raccah & Fereres, 2009). Örneğin, Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) (Potyviridae; Potyvirus)’nün yaprak bitiyle taşınabilen bir ırkının DAG amino asit bölgesinde meydana gelen Gly (Glisin) amino asidinin Glu (glutamik asit) amino asidine dönüşmesini sağlayan bir mutasyon sonucu ZYMV ırkı yaprak bitiyle taşınmaz hale gelmiştir. Aynı şekilde Tobacco vein mottling virus (Potyviridae; Potyvirus) (TVMV)’nün yardımcı komponent proteaz (HC-Pro) kısmında yer alan ve yaprak bitinin ağız parçasındaki kütikulaya bağlanmayı sağlayan KITC amino asit bölgesindeki Lys (Lizin)’den Glu (Glutamik asit)’e olan bir mutasyon sonucunda HC aktivitesinin kaybolduğu ve TVMV’nün yaprak bitleriyle taşınma yeteneğini kaybettiği yapılan bir araştırma ile ortaya koyulmuştur (Raccah & Fereres, 2009). 213 Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar Şekil 3. Nonpersistent Virüslerin Vektöre Özelleşmesini Belirleyen Aminoasit Bölgeleri (Pirone & Perry, 2002) Benzer şekilde, HC’in merkez bölgesinde konumlanmış bir domain olan PTK motifi, ZYMV’nün bağlanması için gerekli olmaktadır (Mandahar, 1999). Yapılan mutasyon çalışmalarından da anlaşılacağı üzere, potyvirüslerin böcek vektörlerine özelleşmesini bazı amino asit motifleri yönetmektedir. Diğer yandan, virüsün afidin besin kanalına (sytilet) tutunması yardımcı komponent stratejisine göre, virüsün CP’inin ve vektör styletinde bulunan özel bağlanma bölgesinin HC-Pro’a bağlanması sonucunda HC-Pro’nun taşınmada köprü görevi görmesiyle gerçekleşmektedir (Şekil 4). Şekil 4. Potyvirus ve Caulimovirus genusu üyesi virüslerin afit sindirim kanalına tutunma şekilleri (Leh et al., 2001). Caulimovirüsler ise yardımcıya bağımlı taşınma stratejisini benimsemiştir, fakat taşınmanın potyvirüslerden daha karmaşık bir yapısı vardır. Örneğin, Cauliflower mosaic virus (CaMV) (Caulimoviridae; Caulimovirus), P2 ve P3 olmak üzere iki adet virüs tarafından kodlanmış yapısal olmayan proteine gereksinim duymaktadır. P3 viriona bağlanırken P2’nin afide bağlanmasıyla bir P2-P3virion kompleksi şekillenmektedir (Şekil 4). İlginç bir şekilde afitler, enfekte olmuş mezofil hücrelerinden ilk P2’yi almakta ve P3-virion kompleksleri sonradan diğer mezofil ve floem hücrelerinden alınmaktadır (Drucker et al., 2002). Bu durum P2-P3-virion kompleksinin sadece vektör sindirim kanalında meydana gelebilidiğini göstermesi açısından önemlidir. Ayrıca HC motifi, P2’nin N-ucunun 6 konumunda saptanan özel vektör tanıma olayıyla meydana gelen P2-P3 kompleksidir. Öte yandan herhangi bir aminoasitte görülen tek bir mutasyon dahi, CaMV’nün vektörlerle taşınma spektrumunu kendiliğinden değiştirmektedir (Moreno et al., 2005). 214 Çandar & Gümüş, Türk. entomol. bült., 2012, 2 (3) 2. Sirkülatif taşınma Sirkülatif virüsler (yani persistent olarak taşınan virüsler) taşınmak için vektör içinde translokasyona gereksinim duymaktadırlar. Bu virüslerin çoğu, bitkilerin vasküler dokularında bulunmakta ve bazıları mekanik olarak taşınamamaktadır. Bu virüslerin yaygın bir özelliği de vektörün vücuduna alınmasından sonra latent bir periyoda ihtiyaç duymalarıdır (Lopez-Moya, 2002). Ayrıca, bu virüsler, vektörlerin homocoel (vücut boşluğu)’i içinde bulunmakta ve deri değiştirmeyle kaybedilmemektedir (Andret-Link & Fuchs, 2005). Sirkülatif virüslerin taşınma döngüsü; (a) virüsün enfekteli bitkilerden beslenme yoluyla vektörün ağız boşluğu ve arka veya orta bağırsak (rektum)’lara alınımı, (b) virüsün vektörün midesine geçişi, (c) lagün (haemocoel) veya diğer dokularda tutulma (birikme), (d) virüsün tükürük bezlerine geçiş ve sonra, (e) konukçu bitkilerin iç dokularına (çoğunlukla floem) maksiller stiletlerdeki tükürük kanalları vasıtasıyla geçişi olmak üzere beş evrede gerçekleşir. Sokucu-emici yapıya sahip olan afit stiletlerinin, floeme ulaşmak için hücrelerin arasına sokulup bitki özsuyunun alınmasıyla, virüs alınımı da gerçekleşir. Sonra virüs, mide duvarındaki boşluktan lagüne geçmektedir. Sirkülatif bir virüsün mideye doğru özel ve aktif taşınması, epitel hücreleri tarafından tanındığında meydana gelmektedir. Virüs partikülleri, hemolenfte (haemocoelde bulunan vücut sıvısı) birkaç hafta tutulmaktadır. Hemolenfte virüsün hayatta kalması symbioninin varlığına bağlıdır (Raccah & Fereres, 2009). Çizelge 1’de görüldüğü gibi birçok virüs genusu vektörleriyle sirkülatif yolla taşınmaktadır. Sirkülatif taşınma, daha önce de değinildiği gibi non-propagatif ve propagatif olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Her iki taşınmada (non-propagatif ve propagatif) da virüs hemolenfe ulaşmak ve sonra buradan beslenme sırasında tükürük bezlerine geçmek için vektörün sindirim kanalındaki bariyerleri geçmek zorunda olmasına rağmen, non-propagatif taşınma virüs vektör içinde çoğalmadığı zaman meydana gelmektedir. Propagatif taşınmada ise, virüs sirkülasyonu boyunca vektörün hücreleri içinde replike olabilmektedir; böylece virüs hem bitki hemde böcek paraziti olmaktadır. Bazı durumlarda, virüs vektörün yeni döllerine bile trasovaryal olarak geçebilmektedir (Lopez-Moya, 2002). 2.1. Sirkülatif virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesi Sirkülatif virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesini belirleyen faktörler propagatif ve nonpropagatif virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesini belirleyen faktörler olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. Kınkanatlı böceklerin virüsleri taşıma mekanizmasının farklı olması nedeniyle ise bu grup böceklerle taşınan virüslerin ayrı bir bölümde ele alınması daha doğru olmaktadır. 2.1.1. Non-propagatif virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesi Begomovirus (Geminiviridae), Bromovirus (Bromoviridae), Carmovirus (Tombusviridae), Comovirus (Comoviridae), Curtovirus (Geminiviridae), Enamovirus (Luteoviridae), Luteovirus (Luteoviridae), Mastrevirus (Geminiviridae), Nanovirus (familyası belirlenmemiş), Polerovirus (Luteoviridae), Rymovirus (Potyviridae), Sobemovirus (familyası belirlenmemiş), Tymovirus (Tymoviridae) ve Umbravirus (familyası belirlenmemiş) (Çizelge 1) genuslarının üyeleri, böcek vektörler ile sirkülatif (persistent) nonpropagatif yolla taşınmaktadır. Bunlardan luteovirüslerin yaprak bitleriyle taşınması üzerine yapılmış çokça çalışma olduğu için sirkülatif non-propagatif taşınmanın vektöre özelleşmesi konusu bu genus sayesinde aydınlatılmıştır. Luteovirüsler, büyük olasılıkla konukçularının floeminde sınırlı olduklarından dolayı mekanik olarak taşınamamaktadırlar ve bu virüslerin vektörleriyle ilişkileri çokça araştırılmıştır (Lopez-Moya, 2002). Bu araştımalar sonucunda luteovirüs sirkülasyonunda üç spesifik bariyerin varlığı kanıtlanmıştır: birincisi, endositoz ile bağırsağa girişi düzenlemekte (Gildow, 1993); ikincisi, yardımcı tükürük bezleri (ASG’ler)’nin bazal laminası (ana zarı) ile virüsün selektif ilişkisini düzenlemekte (Gildow & Gray, 1994); üçüncüsü ise ASG’lerin plasmalemmalarıyla olan penetrasyonu düzenlemektedir (Peiffer et al., 1997). Kısaca virüs 215 Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar taşınmak için vektörün bağırsak epitelyumunu ve AGS’lerin plasmalemmasını geçmek zorundadır (Andret-Link & Fuchs, 2005). ASG bazal laminası, virüs bağlanmasını önleyerek veya penetrasyonu geciktirerek kesin bir bariyer görevi görebiliyorken, plasmalemma selektif olarak tanıma, bağlanma ve endositozu düzenlemektedir (Lopez-Moya, 2002). Luteovirüslerin genom ifadesi, iki kapsid protein üretmeye dayalı bir readthrough (okuma) stratejisini içermektedir (Jolly & Mayo, 1994). Yani kısaca, luteovirüs partikülleri iki tip kapsomerden oluşmaktadır. En etkili olan CP’dir (22-24 kDa). CP ORF’unun C-ucunun ifadesi sonucu üretilen diğer kapsomer ise read-through (RT) proteindir (55-58 kDa) (Raccah & Fereres, 2009). Yapılan çalışmalarda sözü edilen RT proteinin luteovirüs taşınmasının afide özelleşmesinde önemli bir faktör olduğu ortaya konulmuştur. Örneğin, Beet western yellows virus (BWYV) (Luteoviridae; Polerovirus)’nün RT proteini içermeyen mutantları, ASG’ de saptanamamış ve yaprak bitleriyle taşınamamıştır. RT, virüsün yardımcı tükürük bezlerine geçişini sağlamanın yanında virüsün arkabağırsak bariyerlerinden geçmesi için de sinyal sağlamaktadır (Raccah & Fereres, 2009). Luteovirüs taşınmasında diğer önemli bir bulgu ise, virüs taşınma işleminin vektörde bulunan endosimbiyont bakterilerle ilişkili olmasıdır (van den Heuvel et al., 1994). Simbiyonin maddesiyle etkileşimi yani Burchnera GroEL (bakterilerde bulunan moleküler bir şaperon)’ine bağlanma özelliğini RT proteini göstermektedir. RT komponentinin N-ucu parçasının, afit vektörlerde şaperon gibi rol oynayan bakteriyel endosimbiyont Buchnera’nın GroEL homoloğu olan simbiyoninin spesifik bir domaini ile etkileşime girdiği kaydedilmiştir. Fakat bu etkileşim hem vektör olan böceklerde hem de vektör olmayan böceklerde olduğu için vektöre özelleşmede görev almamakta, sadece taşınma olayının anlaşılması bakımından önem taşımaktadır (Andret-Link & Fuchs, 2005). Asıl vektöre özelleşmeyi yöneten faktör RT proteindir. 2.1.2. Kınkanatlı böceklerle taşınan non-propagatif virüslerin vektörlerine özelleşmesi Bitki virüslerinin kınkanatlı vektörleri, dört familya içinde yer almaktadır (Chrysomellidae, Coccinellidae, Curculionidae ve Meloidae). Kın kanatlı böcek kaynaklı virüsler (Bromovirus, Carmovirus, Comovirus, Sobemovirus, Tymovirus genusu üyeleri), nadir bir taşınma şekline sahiptir. Virüs kınkanatlı böceğin regurgitantında (böceğin bitki dokularından özsuyu kolayca almak için salgıladığı salgı) taşınmakta ve vektör içinde latent periyot geçirmemektedir. Regurgitant komponentlerinin, kınkanatlı böcekle taşınamayan virüs partiküllerini selektif olarak inaktive ettiği tahmin edilmektedir (Raccah & Fereres, 2009). Yapılan bir çalışmada, taşınmanın selektifliği regurgitanttaki enzimatik aktiviteyle (ribonükleazlar) ilişkili bulunmuştur (Gergerich et al., 1986). 2.1.3. Propagatif virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesi Cytorhabdovirus (Rhabdoviridae), Fijivirus (Reoviridae), Marafivirus (Tymoviridae), Nucleorhabdovirus (Rhabdoviridae), Oryzavirus (Reoviridae), Phytoreovirus (Reoviridae), Tenuivirus (familyası belirlenmemiş) ve Tospovirus (Bunyaviridae) genuslarına üye virüsler, vektörlerle sirkülatif propagatif şekilde taşınmaktadırlar (Çizelge 1). Bu genuslar en az 60 farklı virüs türünü temsil etmektedir. Bu kategorideki vektörler, tripsler, yaprak bitleri, yaprakpireleri ve beyazsinekleri içermektedir (Andret-Link & Fuchs, 2005). Propagatif virüslerin böcek vektörlerine özelleşmesine en iyi örnek Tospovirus genusuna ait virüslerdir. On dört adet trips türünün (Frankliniella occidentalis Pergande, F. schultzei Trybom, F. fusca Hinds, F. intonsa Trybom, F. bispinosa Morgan, F. zucchini Nakahara & Monteiro, F. gemina Bagnall, F. cephalica Crawford, Thrips tabaci Lindeman, T. palmi Karny, T. setosus Moulton, Scirtothrips dorsalis Hood, Ceratothripoides claratris Shumsher, Dictyothrips betae Uzel (Thysanoptera: Thripidae)) tospovirüsleri taşıdığı kaydedilmiştir (Rlley et al., 2011). Bunlardan F. occidentalis, 800’den fazla bitki türünü enfekte etme yeteneğine sahip ve oldukça büyük ekonomik kayıplara neden olan TSWV’nü taşımasından dolayı en önemli vektördür (Lopez-Moya, 2002). Virüs larva tarafından bir kez alındığında 216 Çandar & Gümüş, Türk. entomol. bült., 2012, 2 (3) vektör içinde çoğalabilmektedir ve virüs larvanın pupa ve ergin çıkış dönemi boyunca tutulmaktadır (Ullman et al., 1993). Larvalar, daha yavaş olduklarından dolayı deneysel koşullarda oldukça hareketli erginler ile karşılaştırıldığında, daha iyi taşıyıcılardır. Bu nedenlerden dolayı larva dönemi epidemiyoloji açısından oldukça önemlidir ve dikkat edilmesi gerekmektedir (Wijkamp & Peters, 1993). Virüs F. occidentalis larvalarında orta bağırsak epitel hücrelerine geçmekte iken, erginlerde bu geçişe ortabağırsak bariyerleri izin vermemektedir (Ullman et al., 1993). Tripslerle tospovirüs taşınması oldukça spesifiktir. T. tabaci TSWV ve Iris yellow spot virus (IYSV) (Bunyaviridae; Tospovirus)’lerinin birçok izolatını taşımakta (Cortes et al., 1998), fakat Tomato chlorotic spot virus (TCSV) (Bunyaviridae; Tospovirus) ve Groundnut ringspot virus (GRSV) (Bunyaviridae; Tospovirus)’nü taşımamaktadır (Wijkamp et al., 1995). Ayrıca, F. occidentalis birçok tospovirüsü taşımasına rağmen, IYSV’nü taşımamaktadır (Nagata & Almeida, 1999). Viral protein ve potansiyel bir reseptör arasında bir etkileşimi gerektiren taşınmanın özelleşmesi olayı için tüm kanıtlar, trips ve TSWV arasındaki ilişki sayesinde sağlanmaktadır. F.occidentalis’ten elde edilen 50 kDa’luk bir ortabağırsak proteininin, TSWV’ün GP1 ve GP2 yapısal glikoproteinlerine selektif olarak bağlandığı gel overlay ve immunoprecipitation assay yöntemi ile gözlenmektedir. Aksine TSWV’ü taşımayan ilgili bir trips türünden elde edilen ortabağırsak proteini, TSWV glikoproteinlerine bağlanmamaktadır (Medeiros et al., 2000). Konuyla ilgili başka bir çalışmada ise yaprakpirelerinin, dıştaki CP’lerin P2 ve P8 komponentlerinin, vektörün enfeksiyonu ve virüsün taşınması için çok önemli görevi olan reseptör virion bağlanma bölgelerine uygun olmasından dolayı Rice dwarf virus (RDV)’nü taşıdığı ortaya koyulmuştur (Omura & Yan, 1999). Bitki virüslerinin nematod vektörlerle taşınması Xiphinema index’in GFLV’ün vektörü olarak Kaliforniya’da (Hewitt et al., 1958) saptanmasından bu yana, ekonomik kayıplara neden olan birçok virüsün ektoparazitik toprak kaynaklı nematodlarla taşındığı saptanmıştır (Dijkstra & Khan, 2002). Bitkilerde zarar yapan nematodlardan yalnızca Dorylamida takımı virüs vektörü olarak görev yapmaktadır. Dorylamida takımından 2 familya (Longidoridae ve Trichodoridae)’ya ait 4 cins (Trichodorus, Paratrichodorus, Xiphinema, Longidorus) virüs vektörü türleri içermektedir. Longidoridae familyasına bağlı nematodlar Nepovirus cinsine ait virüsleri, Trichodoridae familyasına bağlı nematodlar ise Tobravirus cinsine ait virüsleri taşımaktadır (Şevik & Akyazı, 2008). Virüsler, nematodun bir dahaki beslenmesine bağlı olarak nematod tarafından birkaç haftadan bir yılı aşan sürelere kadar tutulmakta, bununla birlikte deri değiştirmeyle kaybedilmektedir. Ayrıca nematod ile taşınan virüsler arasında vektöre özelleşme hayli gelişmiştir (Mandahar, 1999). Nematodlarla başarılı bir virüs taşınması için virüs patiküllerinin enfekte olmuş bir bitkiden beslenme yoluyla alınması gerekmektedir. Beslenmeden sonra, ilk önce patiküllerin vektörde tutunması ve sonra da duyarlı bir bitki hücresine girebilmesi için tutunma bölgesinden ayrılması gerekmektedir. Nematodlarla taşınma böceklerle semipersistent taşınmaya benzemektedir (Dijkstra & Khan, 2002). Nematodla taşınabilen ve taşınamayan virüslerin her ikisi de aynı nematod türlerinin üyeleri tarafından alındığı için virüsün beslenmeyle alınması, spesifik bir işlem değildir (Harrison et al., 1974). Buna karşın taşınma için yeterli miktarda virüsün vektör vücuduna alınması için nematod, en kısa sürede kaynak bitkiye geçmiş olmalıdır. Bu vücuda geçiş süresi birkaç dakikadan 24 saate kadar değişmektedir. Beslenmeyle alınan virüs partiküllerinden çoğu bağırsaklara geçmekte fakat burda tutunmamaktadır (Dijkstra & Khan, 2002). Nepovirus ve Tobravirus genusu üyesi virüslerin nematodlarla taşınma mekanizması vektöre özelleşmeyi belirleyen faktörler açısından birbirinden farklıdır. Bu nedenle bu virüslerin nematodlarla taşınma mekanizmaları iki başlık altında açıklanacaktır. 217 Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar 1. Tobravirüslerin nematodlarla taşınma mekanizması ve taşınmanın vektöre özelleşmesi Çubuk şeklinde ve nematodlarla taşınan virüslere Tobravirus adı verilmektedir. Bu guruba ait virüsler, iki cinse dahil nematod (Trichodorus ve Paratrichodorus) türleriyle taşınmaktadırlar (Şevik & Akyazı, 2008). Bu cinslerin içerisinde bulunan nematodların vücut uzunluğu 0.5-2 mm kadardır. Genellikle çubuk şeklindeki virüslerin nakledilmesinde rol oynarlar. Bu nematodlar onchiostylet olarak isimlendirilen hafif kavisli 20-80 μm uzunluğunda stylet’e sahiptirler. Bitkilerin kılcal köklerinin epidermis hücrelerinde beslenirler. Beslenme neticesinde bitki köklerinde nekroza neden olurken, bazen de bodurlaşmaya sebep olurlar. Bu nematodlarla taşınan virüslere örnek; Tobacco rattle virus (TRV), Pea early-browning virus (PEBV) ve Pepper ringspot virus (PepRV) (Virgaviridae)'dür. TRV ve PEBV oldukça geniş konukçu çevresine sahip ve Dünya’da yaygın olarak bulunurken, PepRV şu ana kadar sadece Güney Amerika’da belirlenmiştir (Macfarlane, 2003). Trichodorus ve Paratrichodorus cinsine ait nematodlar köklerden 15 dakikalık bir beslenme sonucu virüsleri bünyesine alırlar. Fakat bu aldıkları virüsü etkili bir biçimde taşıyabilmesi için uzun bir beslenme periyoduna ihtiyaç duymaktadırlar. Bu süre 48 saate kadar çıktığı zaman taşınma etkinliği de o oranda artmaktadır. Vektör nematodlar, virüsü aylarca hatta yıllarca bünyesinde kaybetmeden taşıyabilmektedir. Örneğin; TRV, nematod tarafından bir kez toprağa bulaştırıldıktan sonra uzun yıllar topraktan arındırılamayabilir. Taylor ve Robertson (1970), Avrupa ve Amerika’da tanımlanmış çoğu Trichodorus türlerinin TRV’nü taşıdığını belirtmiştir. Virüsler uzun bir süre nematod bünyesinde kalabilmektedir. Örneğin, Paratrichodorus pachydermus Seinhorst (Triplonchida: Trichodoridae) nematodu toprakta 2 yıl kaldıktan sonra bile TRV’nü taşıyabilmektedir. Hatta virüsü birkaç ürün periyodu süresince taşıyabilmektedir (Macfarlane, 2003). Nematod bünyesinde virüsün kalabilmesi için, vektörün ösafagusu ile virüs partiküllerinin yüzey yapısı arasındaki interaksiyonun ve spesifik bir tanınmanın olması gerekmektedir. Bu yüzden belli başlı tobravirus izolatları sadece belli başlı nematod türleriyle taşınmaktadır (Şevik & Akyazı, 2008). Örneğin, TRV PpK20 izolatı P. pachydermus ile taşınırken, Trichodorus primitivus de Man (Triplonchida: Trichodoridae) türüyle taşınamaz. Yine P. pachydermus bazı TRV izolatlarını (PpK20, PpB1, PpW1) taşırken, bazı TRV izolatlarını (TvC47, TpE1) taşıyamamaktadır (Brown et al., 1989). TRV izolatlarının farklı taşınmasında RNA 2 sekans kombinasyonu önemli rol oynamaktadır. TRV PpK20 izolatının RNA 2 üzerinden 3 gen (Kapsid protein=CP, 2b, 2c) kodlanır. Bunlardan taşınmada 2b geni rol oynamaktadır (Vassilakos et al., 2001). Yeast two-hybrid assay sistemi kullanılarak TRV PpK20 izolatının 2b proteininin virüs kılıf proteininin C-ucu parçasıyla etkileşime girdiği gösterilmiştir (Visser & Bol, 1999). Bu bulgu, tobravirüs 2b proteininin virüs partikülleri ve vektör nematodun ağız parçası içindeki yüzey yapılarına bağlanmada köprü görevi gördüğünü desteklemiştir. Bu konuda birçok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmalara göre, nematodlar tarafından taşınamayan TRV PLB izolatının RNA-2’sı sadece 16 kDa’luk ilave bir proteini kodlarken nemotodla taşınabilen TRV PpK20 izolatının RNA-2’sı, 29.4 ve 32.8 kDa’luk iki proteini kodlamaktadır. PpK20’nin RNA-2’sinin infekte edici özellikteki cDNA klonları kullanılarak yapılan mutasyonel analiz, 32.8 kDa’luk proteini kodlayan ORF (açık okuma çerçevesi)’ta geniş bir kısmın çıkarılmasının nemotodla taşınmayı etkilemediği halde, 29.4 kDa’luk proteini kodlayan açık okuma çerçevesi (ORF)’nin etkilenmesinin nematodla taşınmayı ortadan kaldırdığını göstermiştir (Mandahar, 1999). 2. Nepovirüslerin nematodlarla taşınma mekanizması ve taşınmanın vektöre özelleşmesi Nematodlarla taşınan polihedral (küresel) şekilli virüslere Nepovirus adı verilmektedir. Bu virüsleri 2 cinse (Xiphinema ve Longidorus) ait nematod türleri taşımaktadır. Xiphinema ve Longidorus cinslerine ait nematod türleri, diğer türlere göre daha uzun vücut yapısına sahiptir. Trichodorus’ ların aksine stylet’ler 218 Çandar & Gümüş, Türk. entomol. bült., 2012, 2 (3) bu türlerde oldukça uzundur ve yaklaşık 60-250 μm arasında uzunluğa sahiptir. Bu nedenle beslenme esnasında bitki dokularının iletim demetlerine kadar ulaşabilirler ve bitki özsuyunu emerek beslenirler. Yine bu türler de bitki köklerinde nekrozlara sebep olurlar. Xiphinema’lar virüsleri osephagus’larının ve stylet’lerinin lümenindeki epiderma’da taşırlar (Şevik & Akyazı, 2008). Xiphinema türlerinin taşıdığı virüslerin kalıcılığı Longidorus türleriyle taşınan virüslere göre daha uzundur. Örneğin; GFLV’nün vektörü X. index 15 dk.’lık beslenme süresi sonunda enfekteli bitkilerden virüsü alabilir ve aynı sürede sağlıklı bitkilere bulaştırabilir. Bu tür virüsü uzun süre taşıyabilmektedir. GFLV, vektörü olan X. index’in vücudunda 9 ay taşınabilmektedir (Anonymous, 2008). Nepovirüsler için GFLV’nde görüldüğü gibi, CP taşınmanın özelleşmesini belirleyen tek faktör olarak görülmektedir. Nematodların beslenme kanalının duvarlarındaki spesifik bölgelerde virionların tutunması, taşınmanın özelleşmesini açıklayabilmiştir (Andret-Link & Fuchs, 2005). GFLV RNA 2 poliproteini 2A (26 kDa), 2B (38 kDa) ve 2C (56 kDa) olarak bilinen üç proteinden oluşmaktadır. 2A protein, RNA 2’nin replikasyonu için gerekmekte ve nükleusa yakın bir yerde konumlanmış RNA 1 kaynaklı replikasyon protein kopleksiyle ilişkilendirilebilmektedir (Gaire et al., 1999). 2B proteini, virüs partiküllerinin hücre duvarını geçmesi ve hücreler arasında taşınması için gerekli, tübüllerde bulunan virüs hareket proteini (MP)’dir. 2C proteini ise virüs CP’dir. Taşınma deneyleri, başka bir nepovirüs olan Arabis mosaic virus (ArMV) (Secoviridae; Nepovirus)’den elde edilen analog proteinlerle GFLV RNA 2 kodlanmış proteinlerinin sistematik olarak yerdeğiştirmesiyle elde edilen hibritler kullanılarak yürütülmüştür. Bu iki virüs aynı genom organizayonuna sahip ve serolojik olarak akraba olmasına karşın, ArMV Xiphinema diversicaudatum Micoletzky (Dorylaimida: Xiphinematidae) tarafından taşınırken GFLV X. index ile taşınmaktadır. Sadece GFLV proteininden elde edilen C-ucunun sonundaki 9 aminoasidi içeren bir 2B proteini ve GFLV CP’ini taşıyan GFLV, sistemik enfeksiyona neden olurken, bu iki virüsten elde edilen üç genin tüm kombinasyonlarını testlemek mümkün olmamıştır (Belin et al., 1999). Buna karşın ya ArMV 2A ya da 2B (+ GFLV C-ucu) proteinlerini veya 2A ve 2B (+ GFLV C-ucu) proteinlerinin her ikisini de kodlayan GFLV, sistemik enfeksiyon için yeterli olmuş ve sözü geçen recombinant virüslerin hepsi X. index ile taşınırken ArMV taşınmamıştır. Böylece, GFLV’ün 2A ve 2B proteinlerinin yerdeğiştirmesi, taşınmayı önleyememiş ve nepovirüslerin taşınmasının özelleşmesinde CP’nin tek belirleyici faktör olduğunu kanıtlamıştır (MacFarlain, 2003). Sonuç Bir konukçudan diğerine vektörlerle taşınma, bitki virüslerinin biyolojik döngüleri içinde yaşamlarını idame ettirmelerini garantiye alması ve hayatta kalmalarını sağlaması açısından önemli bir adımdır. Bitki virüslerinin çoğu (%88) bir konukçudan diğerine taşınmada arthropod vektörleri araç olarak kullanmaktadır. Vektörlerle taşınan diğer virüsler (%12) ise, fungus, plasmiodiophorid ve nematod vektörlerle taşınmaktadır (Andret-Link & Fuchs, 2005). Son on yılda virüs-vektör ilişkileri konusunda biyolojik, biyokimyasal ve moleküler çalışmalar oldukça artmıştır. Yapılan bu çalışmalar, bitki virüsleri arasında taşınma mekanizmalarının genom tipi, partikül morfolojisi ve viral proteinin ifadesine bağlı olmaksızın dikkate değer bir şekilde farklı olduğunu göstermiştir. Taşınma genellikle virüslerin vektörlerine özelleşmesinin derecesiyle karakterize edilmiş ve birçok bulgu, virüslerin vektörlerine özelleşmesinin ancak spesifik bir ligand-reseptör etkileşimiyle mümkün olabileceğini ortaya koymuştur. Ancak tüm bu çalışmalara rağmen vektöre özelleşme için gerekli viral özellikler ile ilgili bilgiler sınırlıdır. Öte yandan CP, bu proteinin türevi olan RT veya virüs tarafından kodlanan ikinci bir CP gibi protein yapısındaki faktörler ve HC gibi yapısal olmayan proteinlerin virüslerin vektörlerine özelleşmesini yöneten faktörler olduğu kanıtlanmıştır. Virüslerin bağlandığı vektör reseptörlerinin, moleküler taşınmanın özelleşmesinde aldığı görevler konusunda ise oldukça az bilgi mevcuttur. Bu nedenle bu vektör reseptörlerinin aldığı görevlerin aydınlatılması ihtiyacı doğmaktadır. 219 Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar Bitki virüsleri ve vektörleri arasında var olan biyolojik ve moleküler etkileşimlerin taşınmanın özelleşmesindeki görevlerinin anlaşılması, virüslerle mücadelede yeni ve özgün kontrol yöntemlerinin ortaya koyulması açısından da oldukça önemli bir konudur. Bitki virüslerine karşı bilinen kontrol yöntemleri genellikle virüsten doğan kayıpları mümkün olduğunca en aza indirmek için virüsü üretim materyali veya alanından uzaklaştırmak ve vektörlerinin yayılmasını önlemekle sınırlı kalmaktadır. Vektörlerin kimyasallarla kontrol altına alınmasıyla bitki virüslerinin yayılması önlenebilmesine karşın, vektörlerin bu kimyasal maddelerden etkilenme oranlarındaki değişiklikler veya kimyasal uygulamalarında yapılan hatalardan dolayı ortaya çıkan dayanıklılık ve çevre problemleri gibi sorunlar bu yöntemin kullanımında büyük engeller olarak karşımıza çıkmaktadır. Diğer yandan virüslerle mücadelede gen susturma, vektörlerin genetik manüplasyonu, transgenik bitkilerde taşınmanın engellenmesi için gerekli rekombinant proteinlerin ifadesi gibi yeni, etkili ve çevre dostu yöntemlerin ortaya konulması, ancak virüslerin vektörlerine özelleşmesinin anlaşılmasıyla mümkündür. Yararlanılan Kaynaklar Andret-Link, P., C. Schmitt-Keíchinger, G. Demangeat, V. Komar, & M. Fuchs, 2004. The specific transmission of Grapevine fanleaf virus by its nematod vector Xiphinema index is solely determined by the viral coat protein. Virology, 320: 12-22. Andret-Link, P. & M. Fuchs, 2005. Transmission specificity of plant viruses by vectors. Journal of Plant Pathology, 87 (3): 153-165. Anonymous, 2008. Vectors of plant viruses. (Web sayfası: http://plpnemweb.ucdavis.edu/nemaplex/Plntpara/pltvirus. htm), (Erişim tarihi: Mart 2012). Berlin, C., C. Schmitt, G. Demangeat, V. Komar, L. Pinck & M. Fuchs, 2001. Involvement of RNA2-encoded proteins in the specific transmission of Grapevine fanleaf virus by its nematode vector Xiphinema index. Virology, 291: 161-171. Blanc, S., 2008. “Vector Transmission of Plant Viruses p. 10-18”. In: Desk Encyclopedia of Plant and Fungal Virology (Eds: Brian W. J. Mahy & Marc H. V. van Regenmortel). Academic Press, San Diego, 613 pp. Brown, D. J. F., A. T. Ploeg & D. J. Robinson, 1989. The association between serotypes of tobraviruses an Trichodorus and Paratrichodorus species. EPPO Bulletin, 19: 611-617. Brown, D. J. F., & B. Weischer, 1998. Specificity and complementarity in the transmission of plant viruses by parasitic nematodes: an annotated terminology. Fundamental Applied Nematology, 21: 1-11. Cortes, I., C. Livieratos, A. Derks, D. Peters & R. Kormelink, 1998. Molecular and serological characterization of Iris yellow spot virus, a new and distinct tospovirus species. Phytopathology, 88: 1276-1301. Dijkstra, J. & A. J. Khan, 2002. “Characteristic Features of Virus Transmission by Nematodes p. 63-75”. In: Plant Viruses as Molecular Pathogens (Eds: Jawaid A. Khan & Jeanne Dijkstra). The Haworth Press, Inc., Binghamton, 537 pp. Drucker, M., R. Froissart, E. Hebrard, M. Uzest, M. Revellac, P. Esperandieu, J. C. Mani, M. Pugniere, F. Roquet, A. Fereres & S. Blanc, 2002. Intracellular distribution of viral gene products regulates a complex mechanism of Cauliflower mosaic virus acquisition by its aphid vector. Proceedings of the National Academy of Science, 99 (4): 2422-2427. Foissart, R., Y. Michalakis & S. Blanc, 2002. Helper component-transcomplementation in the vector transmission of plant viruses. Phytopathology, 92 (6): 576-579. Gaire, F., C. Schmitt, C. Stissi-Garaud, L. Pinck & C. Ritzenthaler, 1999. Protein 2A of Grapevine fanleaf nepovirus is implicated in RNA2 replication and colocalises to the replication site. Virology, 264: 25–36. Gergerich, R. C., H. A. Scott & J. P. Fulton, 1986. Evidence that ribonucleases in beetle regurgitant determine the transmission of plant viruses. Journal of General Virology, 67: 367-370. Gildow, F. E., 1993. Evidence for receptor-mediated endocitosis regulating luteovirus acquisition by aphids. Phytopathology, 83: 270-277. 220 Çandar & Gümüş, Türk. entomol. bült., 2012, 2 (3) Gildow, F. E. & S. M. Gray, 1994. The aphid salivary gland basal lamina as a selective barrier associated with vectorspecific transmission of Barley yellow dwarf luteovirus. Phytopathology, 83: 1293-1302. Gray, S. M. & N. Banerjee, 1999. Mechanisms of arthropod transmission of plant and animal viruses. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 63 (1): 128-148. Harrison, B. D., W. M. Robertson & C. E. Taylor, 1974. Specificity of retention and transmission by nematodes. Journal of Nematology, 6: 155-164. Hewitt, W. B., D. J. Raski & A. C. Goheen, 1958. Nematode vector of soil-borne fan leaf virus of grapevine. Phytopathology, 48: 586-595. Jeger, M. J., F. van den Bosch & L. V. Madden, 2004. Epidemiology of insect- transmitted plant viruses: modelling disease dynamics and control interventions. Physiological Entomology, 29: 291-304. Jolly, C. A. & M. A. Mayo, 1994. Changes in the amino acid sequence of the coat protein readthrough domain of Potato leafroll luteovirus affect the formation of an epitope and aphid transmission. Virology, 201: 182-185. Kassanis, B. & D.A. Govier, 1971a. New evidence on the mechanism of transmission of potato C and potato aucuba mosaic viruses. Journal of General Virology, 10: 99-101. Kassanis, B. & D.A. Govier, 1971b. The role of the helper virus in aphid transmission of patato aucuba mosaic virus and potato virus C. Journal of General Virology, 13: 221-228. Leh, V., E. Jacquot, A. Geldereich, M. Haas, S. Blanc, M. Keller & P. Yot, 2001. Interaction between the open reading frame III product and the coat protein is required for transmission of Cauliflower mosaic virus by aphids. Journal of Virology ,75 (1): 100-106. Lopez-Moya, J. J., 2002. “Genes Involved in Insect-Mediated Transmission of Plant Viruses p. 31-61”. In: Plant Viruses as Molecular Pathogens (Eds: Jawaid A. Khan & Jeanne Dijkstra). The Haworth Press, Inc., Binghamton, 537 pp. MacFarlane, S .A., 2003. Molecular determinants of the transmission of plant viruses by nematodes. Molecular Plant Pathology 4: 211-215. Mandahar, C. L., 1999. Moleculat Biology of Plant Viruses. Kluwer Academic Publıshers- Botany Department Panjap Unıversıty, India, 320 pp. Matthews, R. E. F., 1991. Plant Virology (Third Edition). Academic Press, San Diego, 1037 pp. Moreno, A., L. Palacios, S. Blanc & A. Fereres, 2005. Intracellular salivation is the mechanisms involved in the inoculation of Cauliflower mosaic virus by its major vectors Brevicoryne brassicae and Myzus persicae. Annals of the Entomological Society of America, 98: 763-769. Nagata, T. & C. L. Almeida, 1999. The identification of the vector species of Iris yellow spot tospovirus occuring on onion in Brezil. Plant Disease, 83: 399. Omura, T. & J. Yan, 1999. Role of outer capsid proteins in transmission of Phytoreovirus by insect vectors. Advances in Virus Research 54: 15-43. Parrella, G., P. Gognalons, W.K. Gebre-Selassiѐ, G. Vovlas & G. Marchoux, 2003. An update of the host range of Tomato spotted wilt virus. Journal of Plant Pathology, 85 (4, Special issue): 227-264. Peiffer, M. L., F. E. Gildow & S. M. Gray, 1997. Two distinct mechanisms regulate luteovirus transmission efficiency and specificity at the aphid salivary gland. Journal of General Virology, 78: 495-503. Perry, K. L., L. Zhang, M. H. Shintaku & P. Palukaitis, 1994. Mapping determinants in CMV for transmission by Aphis gossypii. Virology, 205: 591-595. Pico, B., M. J. Diez & F. Nuez, 1996. Viral diseases causing the greatest economic losses to the tomato crop. II. The Tomato yellow leaf curl virus- a review. Scientia Horticulturae, 67: 151-196. Pirone, T. P., & S. Blanc, 1996. Helper- dependent vector transmission of plant viruses. Annual Review of Phytopathology, 34: 227-247. Pirone, T. P. & K. L. Perry, 2002. “Aphids: Non-Persistent Transmission p. 1-20”. In: Advances in Botanical Research Vol. 36 (Ed: R. T. Plumb). Academic Press, San Diego, 221 pp. Raccah, B. & A. Fereres, 2009. “Plant Virus Transmission by Insects p. 1-9”. In: Encyclopedia of Life Science (ELS). Raccah, B. (Ed.). John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, UK. 221 Bitki virüslerinin vektörlerle taşınmasına moleküler yaklaşımlar Rlley, D. G., S. V. Joseph, R. Srinivasan & S. Dlffle, 2011. Thrips vector of tospoviruses. Journal of Integrated Pest Management, 1 (2): 1-10. Shintaku, M. H., 1991. Coat protein gene sequences of two Cucumber mosaic virus strains reveal a single amino acid change correlating with chlorosis induction. Journal of General Virology, 72: 2587-2589. Sylvester, E.S., 1956. Aphid transmission of nonpersistent plant viruses with special reference to the Brassica nigra virus by the green peach aphid. Hilgardia, 23: 53-98. Şevik, M. A. & F. Akyazı, 2008. Bitki patojeni virüslerin bitki paraziti nematodlarla taşınması. Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Derim Dergisi, 25 (2): 1-12. Taylor, C. E. & W. M. Robertson, 1970. Location of tobacco rattle virus in the nematode vector, Trichodorus pachydermus Seinhorst. Journal of General Virology, 6: 179-182. Thornbury, D. W. & T. P. Pirone, 1983. Helper components of two potyviruses are serologically distinct. Virology, 125: 487-490. Ullman, D. E., T. L. German, J. L. Sherwood, D. M. Westcot & F. A. Cantone, 1993. Tospovirus replication in insect vector cells: Immunocytochemical evidence that the nonstructural protein encoded by the S RNA of Tomato spotted wilt tospovirus is present in thrips vector cells. Phytopathology, 83: 456-463. Uzest, M., D. Gargani, M. Drucker, E. Hébrard, E. Garzo, T. Candresse, A. Fereres & S. Blanc, 2007. A protein key to plant virus transmission at the tip of the insect vector stylet. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104 (46): 17959-17964. Van den Heuvel, J. F. J. M., M. Verbeek & F. van der Wilk, 1994. Endosymbiotic bacteria associated with circulative transmission of Potato leafroll virus by Myzus persicae. Journal of General Virology, 75: 2559-2565. Vassilakos, N., E. K. Vellios, E. C. Brown, D. J. F. Brown & S. A. Macfarlane, 2001. Tobravirus 2b protein acts in trans to facilitate transmission by nematodes. Virology, 279: 478–487. Visser, P. B. & J. F. Bol, 1999. Nonstructural proteins of Tobacco rattle virus which have a role in nematodetransmission: Expression pattern and interaction with viral coat protein. Journal of General Virology, 80: 32733280. Wang, R. Y., G. Powell, J. Hardie & T. P. Pirone, 1998. Role of the helper component in vector-spesific transmission of potyviruses. Journal of General Virology, 79: 1519-1524. Watson, M.A. & F.M. Roberts, 1939. A comparison of the transmission of Hyoscyamus virus 3, patato virus Y and cucumber virus 1 by the vectors Myzus persicae (Sulz.), M. circumflexus (Buckton), and Macrosiphum gei (Koch). Proceeding of the Society of London, Series B 127: 543-576. Wijkamp, I. & D. Peters, 1993. Determination of the median latent period of two tospoviruses in Frankliniella occidentalis, using a novel leaf disk assay. Phytopathology, 83: 986-991. Wijkamp, I., N. Almarza & D. Peters, 1995. “Median Latent Period and Transmission of Tospoviruses Vectored by Thrips p. 153-156”. In: Thrips Biology and Management Vol. 276 (Eds: Bruce L. Parker, Margaret Skinner & Trevor Lewiss). NATO ASI Series, Plenum Press, New York, 652 pp. 222