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Study of the interactions between Arabis mosaic virus and its host plants

Dupuis, Laurence

German Title: Untersuchung der Wechselwirkung zwischen dem Arabis Mosaik Virus und seinen Wirtspflanzen

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Abstract

Arabis mosaic virus (ArMV) belongs to the plant virus genus Nepovirus of the Secoviridae. In the wine producing areas southwest of Germany, including Neustadt an der Weinstrasse (NW), ArMV is, along with the Grapevine fanleaf virus (GFLV) and the Raspberry ringspot virus (RpRSV), two other nepoviruses, a causative agent of the grapevine fanleaf disease, one of the most widespread and damaging virus diseases affecting grapevine. ArMV is transmitted by the nematode vector Xiphinema diversicaudatum, and has a wide natural host range. Nepoviruses have two single-stranded positive sense genomic RNAs, which are linked to a VPg at their 5’ ends, and polyadenylated at their 3’ends. ArMV isolates from different hosts and geographical origins were mechanically inoculated onto Chenopodium quinoas. The symptoms obtained with ArMV-NW were very mild, whereas ArMV-Lilac and –Lv produced symptoms of different severity. To characterize the symptom determinant(s) encoded by ArMV, fragments corresponding to genes from both RNAs 1 and 2 of full-length infectious clones of ArMV-NW were exchanged by their counterpart of the ArMV-Lv or -Lilac isolates and tested by mechanical inoculations onto Chenopodium quinoa for their infectivity and functionality. The results obtained from the first set of clones showed the N-terminal protein of the protein 2A, the movement protein and the protein 1A are involved in the symptoms development. In Nicotiana benthamiana, the establishment rates of infection between ArMV-NW and -Lv differed, however the recovery phenomenon took place around the same time for both isolates, resulting in a disappearance of symptoms in ArMV-Lv-infected plants and a similarly low accumulation of viral RNAs for both isolates. Moreover, the ArMV-NW-recovered plants were not resistant to a secondary infection with ArMV-Lv. Post-Transcriptional Gene Silencing (PTGS) is an important antiviral defense system in plants. However, numerous viruses have developed a counter-defense strategy, by coding for a protein acting as a suppressor of gene silencing. So far, no suppressor of gene silencing has been identified for nepoviruses. The use of wild-type and GFP-transgenic Nicotiana benthamiana 16C for coinfiltration experiments via Agrobacterium tumefaciens of constructs containing the GFP and the different genes encoded by ArMV RNAs 1 or 2 allowed to identify the implication of NTB, VPg-Pro and/or VPg-Pro-Pol in the suppression of RNA silencing.

Translation of abstract (German)

Das Arabis Mosaik Virus (ArMV) gehört zum Planzen-Viren Genus Nepovirus innerhalb der Familie der Secoviridae. In den Weinanbaugebieten im Südwesten Deutschlands,einschliesslich Neustadt an der Weinstrasse (NW), verursacht ArMV, zusammen mit dem Grapevine fanleaf virus (GFLV) und dem Raspberry ringspot virus (RpRSV), zwei weiteren Nepoviren, die Blattrollkrankheit, eine der am weitest verbreiteten und große Schäden verursachenden Krankheit bei Reben. ArMV wird durch den Nematoden Xiphinema diversicaudatum übertragen und hat einen großen Wirtspflanzenkreis. ArMV Isolate von verschiedenen Wirten und geographischen Ursprüngen wurden mechanisch auf Chenopodium quinoa inokuliert. Die durch ArMV-NW verursachten Symptome waren sehr mild, wogegen die durch ArMV-Lilac und –Lv verursachten Symptome von unterschiedlicher Stärke waren. Um die von ArMV kodierten Syptom-Determinanten zu charakterisieren, wurden Fragmente, homolog zu Genen der beiden RNAs 1 und 2 von infektiösen Volllängenklonen von ArMV-NW mit ihren Gegenstücken der ArMV-Lv oder-Lilac Isolate ausgetauscht und ihre Infektiosität und Funktionalität durch mechanische Inokulation auf Chenopodium quinoa getestet. Die Ergebnisse, die mit dem ersten Set von Klonen erhalten wurden, zeigten, dass das N-terminale Protein des 2A Proteins, das Movement Protein und das Protein 1A in die Symptomentwicklung involviert sind. In Nicotiana benthamiana etablierten sich Infektionen mit ArMV-NW und –Lv mit unterschiedlicher Häufigkeit, das Recovery Phänomen fand jedoch bei beiden Isolaten ungefähr zum gleichen Zeitpunkt statt und resultierte in einem Verschwinden der Symptome bei ArMC-Lvinfizierten Pflanzen und in einer ähnlich niedrigen Akkumulation viraler RNA bei beiden Isolaten. Darüber hinaus waren die Pflanzen, die nach einer ArMV-Infektion Recovery zeigten, nicht resistent gegenüber einer Sekundärinfektion mit ArMV-Lv. Das Post-transkriptionelle Gene Silencing ist eine wichtige Abwehr gegen Virusinfektionen bei Pflanzen. Zahlreiche Viren haben jedoch eine Gegenstrategy entwickelt und kodieren für ein Protein, das als Suppressor des Gene Silencing fungiert. Bisher wurde für Nepoviren kein Suppressor des Gene Silencing identifiziert. Ko-Infiltrationsexperimente von wild-Typ und GFP-transgenen Nicotiana benthamiana 16C mit Konstrukten, die GFP sowie verschiedene durch die ArMV RNA 1 oder 2 kodierte Gene trugen, erlaubten NTB, VPg-Pro und/oder VPg-Pro-Pol als in die Suppression von RNA Silencing involviert zu identifizieren.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hell, Prof. Dr. Rüdiger
Date of thesis defense: 17. December 2010
Date Deposited: 18. Jan 2011 07:28
Date: 2010
Faculties / Institutes: The Faculty of Bio Sciences > Dean's Office of the Faculty of Bio Sciences
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Arabis-Mosaik-Virus
Uncontrolled Keywords: Nepovirus , Symptomentwicklung , Recoveryphänomennepovirus , symptomatology , recovery
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