Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Rastlinná výroba / Vinič a víno

Identifikácia a charakterizácia vírusov viniča hroznorodého modernými biomolekulárnymi nástrojmi

14-06-2021
Miroslav Glasa | Miroslav.Glasa@savba.sk
Virologický ústav, Biomedicínske centrum SAV, Bratislava

Vinič hroznorodý (Vitis vinifera L.) je spomedzi pestovaných plodín hostiteľom najväčšieho počtu vírusov. Doteraz sa na viniči identifikovalo viac ako 86 rôznych vírusových a subvírusových patogénov. Mnohé z nich sú špecifické iba pre Vitis spp. a neinfikujú iné hostiteľské rastliny.

Vírusové ochorenia viniča sú v poľných podmienkach neliečiteľné.

Prevencia zavlečenia vírusov do novozaložených vinohradov  sa dosahuje predovšetkým starostlivým výberom výsadbového materiálu, ktorý by mal pochádzať zo zdravého  biologického materiálu, negatívne testovaného na prítomnosť vírusov a viroidov. Zníženie infekčného tlaku vírusov v už existujúcich viniciach sa v závislosti od úrovne ich výskytu a dynamiky šírenia dosahuje odstraňovaním chorých krov alebo väčších celkov, prípadne v kombinácii s kontrolou populácií vektorov (napr. háďatká, roztoče, červce).

Rýchla a účinná diagnostika je preto jedným z najdôležitejších nástrojov prevencie a kontroly rastlinných vírusov v porastoch.

K vysokému výskytu a šíreniu vírusových patogénov vo výsadbách viniča prispela veľmi dlhá doba domestikácie viniča (od raného staroveku), nedostatok prirodzených zdrojov rezistencie, vegetatívny spôsob množenia viniča využitím viacerých komponentov (podpník, vrúbeľ – často pochádzajúcich z rozdielnych zdrojov) a intenzívna výmena množiteľského materiálu v celosvetovom meradle.

Viaceré vírusové patogény sú v našich podmienkach dlhodobo známymi pôvodcami vážnych ochorení, napr. degenerácie rastlín viniča (Grapevine fanleaf virus - GFLV, Arabis mosaic virus - ArMV), zviňovania a chradnutia listov (Grapevine leafroll associated virus 1 a 3 - GLRaV-1, GLRaV-3), fľakatosti listov (Grapevine fleck virus – GFkV) alebo sú spojené s komplexným ochorením vráskavitosti dreva (Grapevine rupestris stem-pitting virus - GRSPaV, Grapevine virus A - GVA, Grapevine virus B - GVB). Veľmi častá je aj bezpríznaková vírusová infekcia. Tá sa neprejavuje viditeľnými symptómami na rastline, môže však negatívne vplývať na organoleptické vlastnosti plodov.

Obr. 1

Obr. 1: Príznaky infekcie GPGV na odrode Pinot gris

V posledných rokoch sme svedkami prudkého nárastu identifikácie nových vírusov na viniči. Prispeli k tomu nové, progresívne a vysoko citlivé a účinné molekulárne techniky využívané v diagnostike. Patria medzi ne rôzne modifikácie polymerázovej reťazovej reakcie (PCR) a najmä vysokoprocesívne metódy sekvenovania novej generácie (NGS), schopné neskreslene charakterizovať kompletný viróm vo vzorke viniča a poskytnúť genomické dáta prítomných vírusov pre analýzu ich variability. Poznanie molekulárnej a biologickej diverzity vírusu je kľúčové aj pre nastavenie a optimalizáciu spoľahlivých diagnostických testov, nakoľko v opačnom prípade nemusia byť všetky varianty daného vírusu testami zachytené a diagnostika môže byť falošne negatívna.

Obr. 2

Obr. 2: Ker viniča cv. Chrupka biela napadnutý komplexom vírusov (GLRaV-1, GFkV, GVT)

Genóm vírusov viniča tvorí RNA alebo DNA, pričom dĺžka genómu v závislosti od vírusu varíruje od 5 000 do 20 000 nukleotidov. Nakoľko je vírus v rastline vystavený selekčnému tlaku a jeho replikácia nie je dokonalá, podlieha jeho genóm neustálym zmenám. Fixácia zmien v danej populácii vírusu prostredníctvom mutácií, prípadne rekombinácií genómu má za následok zvyšovanie diverzity vírusu a môže vplývať aj na jeho epidemiologické vlastnosti. Pre modernú diagnostiku preto často nestačí iba identifikácia vírusového druhu, ale vyžaduje aj prístup k molekulárnym dátam potrebným na charakterizáciu konkrétneho izolátu alebo kmeňa vírusu. Tieto údaje, získané sekvenovaním genómu vírusov, sú využiteľné napríklad pri trasovaní pôvodu epidémie, pre analýzu diverzity vírusu vo svetovom kontexte a prípadnú predikciu možných epidemiologických následkov ochorenia.

V posledných rokoch sme pomocou sekvenovania novej generácie zistili na Slovensku výskyt viacerých, doteraz nezaznamenaných patogénov, ako Grapevine Pinot gris virus, Grapevine virus T, Grapevine Syrah virus-1 a  Grapevine rupestris vein feathering virus. Tieto vírusy sú často označované ako nové alebo novo sa objavujúce (emerging) patogény. Náš následný výskum, podporený aj zahraničnými štúdiami, však dokázal, že zistené vírusy sú v našich vinohradoch široko zastúpené a dlhodobo prítomné, boli však prehliadané kvôli absencii vhodných diagnostických metód. Táto skutočnosť poukazuje na nutnosť kontinuálneho výskumu vírusových patogénov nielen vo vinohradoch, ale aj v blízkom agroekologickom rozhraní, ktoré môže slúžiť ako ďalší rezervoár vírusov. Neustálym zlepšovaním diagnostických procedúr môžeme v nasledujúcich rokoch očakávať ďalší nárast počtu identifikovaných vírusov na viniči, ako aj iných plodinách.

Obr. 3

Obr. 3: Typické zviňovanie a červenanie listov modrých odrôd pri infekcii jedným z vírusov zvinutky viniča

Záverom treba dodať, že hodnotenie vplyvu individuálnych vírusov na rast viniča a kvalitu plodov je veľmi obtiažne. Mnohé vírusy infikujú vinič bezpríznakovo, prípadne ich príznaky sú zameniteľné s fyziologickými poruchami, prípadne inými poškodeniami. Naviac, vo väčšine prípadov je vinič napadnutý komplexom viacerých vírusov a výsledný symptomatický prejav môže byť ovplyvnený ich synergickými alebo antagonistickými interakciami. Nie je vzácnosťou, že v jednom kre viniča zaznamenáme pri testovaní aj viac ako 5 vírusov. Výsledný prejav príznakov vírusovej infekcie môže ovplyvňovať aj rozdielna citlivosť jednotlivých odrôd viniča, vek rastlín, sucho, nesprávna agrotechnika a i. Celkový management pestovania viniča by sa preto mal zameriavať na komplexnú starostlivosť zahŕňajúcu viaceré faktory, medzi ktorými tvoria dôležitú súčasť aj preventívne fytosanitárne opatrenia a diagnostika patogénov.

Práca je podporovaná projektmi APPV-18-0005 a VEGA2/0030/20. 

Tabuľka 1: Charakteristika vybraných vírusov viniča identifikovaných v posledných rokoch na európskom kontinente

Tabuľka 1