Bestimmung der Kapsidproteindeterminanten für die Übertragung von Geminiviren durch die Weiße Fliege Bemisia tabaci

Abstract

Geminiviren sind kleine, phytopathogene DNA-Viren. Ihr Genom besteht aus einer oder zwei Komponenten zirkulärer einzelsträngiger DNA. Aufgrund ihrer Genomorganisation und ihres Überträgerinsekts und dem Wirtspflanzenbereich werden die Geminiviren in vier Gattungen unterteilt. Die Weiße Fliege B. tabaci ist der bislang einzig bekannte Vektor der Geminivirus-Gattung Begomovirus. Begomoviren besitzen ein bipartites Genom (DNA A und B). Anhand von eng verwandten bipartiten Begomoviren aus Mittelamerika, wie des Abutilon mosaic virus (AbMV), des Sida golden mosaic virus aus Costa Rica (SiGMV/CR) und des Sida golden mosaic virus aus Honduras (SiGMV/Hoyv) wurde die Übertragung durch ihren Vektor, die Weiße Fliege, untersucht. Das AbMV-Isolat ist nicht durch die Weiße Fliege übertragbar, während die beiden Sida-infizierenden Viren sehr effizient von B. tabaci übertragen werden. Diese drei Viren sind in der Lage, sogenannte pseudorekombinante Viren durch den Austausch von Genom-Komponenten zu bilden. Das pseudorekombinante Virus SiGMV/Hoyv A/AbMV B ist übertragbar, während das reziproke pseudorekombinante Virus AbMV A/SiGMV/Hoyv B nicht übertragbar ist. Dies deutet darauf hin, dass die DNA B nicht in den Übertragungsprozess involviert ist. Der Austausch des AbMV-Kapsidproteins gegen das des SiGMV/CR resultierte in einem übertragbaren chimären AbMV. Mutationen im AbMV-Kapsidprotein zeigten, dass der Austausch von zwei Aminosäuren an den Positionen 124 und 149 ausreichend ist, um eine Weiße Fliegen-übertragbare AbMV-Mutante herzustellen. Wurde zusätzlich zu diesen zwei Aminosäuren noch die Aminosäure an Position 174 ausgetauscht, so wurde diese AbMV-Mutante genauso effizient übertragen wie SiGMV/CR.

Geminiviruses are single-stranded DNA plant viruses. They are transmitted in a circulative manner by whiteflies, leafhoppers, or treehoppers. The whitefly species Bemisia tabaci (Genn.) is the vector for members of the genus Begomovirus. The closely related bipartite Central American begomoviruses Abutilon mosaic virus (AbMV), Sida golden mosaic virus originating from Costa Rica (SiGMV/CR) and Sida golden mosaic virus originating from Honduras (SiGMV/Hoyv) were used to study transmission by their insect vector. The AbMV isolate is defective in transmission whereas the two Sida-infecting viruses are readily transmitted by B. tabaci. These three viruses are able to form pseudorecombinant viruses by exchange of genomic components. The pseudorecombinant virus SiGMV/Hoyv A/AbMV B was transmissible whereas the reciprocal pseudorecombinant virus AbMV A/SiGMV/Hoyv B was not transmitted, indicating that DNA B is not involved in the transmission defect. Exchange of AbMV coat protein with that of SiGMV/CR resulted in a transmissible chimeric AbMV. Mutagenesis of the AbMV coat protein showed that the exchange of two amino acids, at position 124 and 149, was sufficient to obtain a whitefly-transmissible AbMV mutant. However, when amino acid 174 was altered in addition to amino acids 124 and 149 AbMV was readily transmitted by B. tabaci.