TRM207U-FİTOPATOLOJİ
Ünite 8: Virüs ve Viroidlerin Neden Olduğu Bitki Hastalıkları
Giriş
Günümüzde 2000’i aşkın virüs bilinmekte ve bunların yaklaşık yarısını bitki patojeni virüsler oluşturmaktadır. Bitkilerde hastalık yapan 1000’den fazla virüs bulunmasına rağmen ancak 30’dan biraz fazla viroid bitkilerde enfeksiyona sebep olmaktadır.
Virüsler ve viroidlerin İngilizce kısaltılmış haline Acronim adı verilmekte ve hastalandırdığı konukçuya göre adlandırılmaktadır.
Bitki Virüslerinin Özellikleri
Yalnızca canlı hücrelerde çoğalabilen (obligat) küçük bulaşıcı parazitler olan virüsler ancak elektron mikroskobunda görülebilmektedirler.
Virion olarak bilinen virüs partikülleri ise genetik bilgiyi taşıyan tek veya çift sarmallı nükleik asit (RNA veya DNA) ve bir protein kılıftan (kapsid) ibarettirler. Kapsidler virüs partiküllerinin dış etkenlerden korunmasından, nükleik asitler ise konukçuları hastalandırmadan sorumludurlar. Virüs partiküllerinin yaklaşık % 60-95’i protein, % 5-40’ı da nükleik asitten ibarettir.
Zarflı virüs denilen bazı tür virüslerde (Rhabdoviridae ve Bunyaviridae familyalarındaki virüsler gibi) partikülün en dışında glikoprotein yapısında mahmuz şeklinde çıkıntılar, bu çıkıntıların gömülü olduğu iki katlı bir yağ (lipid) tabakası ve bunun altında da protein tabakası bulunmaktadır.
Virüsler bölünerek çoğalmazlar ve spor gibi herhangi bir çoğalma yapısı da oluşturmazlar.
Virüslerin Şekilleri
Virüsler uzun (düz çubuk şeklinde veya kıvrılabilir ipliğimsi şekilde), küresel (yuvarlak veya çok yüzlü) ya da mermi (basil) şeklinde olabilirler.
Virüs partiküllerinin Yapısı ve İçeriği
Pek çok bitki virüsü bölünmüş genomlara (nükleik asit) sahiptir ve her bir virüs partikülü en az bir nükleik asit ve bir protein içermektedir. Bazı virüslerde birden fazla nükleik asit ve protein bulunur, bazıları ise enzim ve lipidler (yağları) içermektedir.
Viral Nükleik Asitlerin Yapısı
Nükleik asit olarak tek sarmallı veya çift sarmallı olabilen RNA veya DNA içerebilmektedirler. Aynı partikül içerisinde birden fazla nükleik asit barındıran virüslere çok parçalı genomlu virüs denilmektedir (Reoviridae familyası bireyleri).
Virüs enfeksiyonu ve virüs sentezi aşamaları şu şekildedir:
• Bitki patojeni virüsler, bitkilere bitki üzerinde herhangi bir şekilde açılmış yaralardan (dolu, budama yaraları veya böceklerin açtığı yaralar gibi) veya virüs taşıyan polenlerin yumurtalığı döllemesiyle girerler.
• Virüs hücreye girer girmez protein kılıfını atar ve nükleik asit serbest halde kalır. • Bu nükleik asit, virüsün özelliğine göre konukçunun ribozomlarında mRNA gibi kendini okutarak gerekli proteinlerini ürettirir ya da bir enzim yardımıyla önce kendinin bir kopyasını çıkarır, sonra bu kopya mRNA gibi ribozomlarda okunarak virüse özgü proteinler üretilir. • Bazı virüsler sitoplazmada, bazıları da çekirdekte kendilerini eşler (replike olur). • Sonuçta oluşan yeni nükleik asitler, oluşmuş olan yeni kılıf proteinlerin içerisine girerek yeni bir virüs partikülünü oluştururlar.
Bitkilerde Virüslerin Hareketi ve Yayılması
Bitki virüslerinin enfeksiyon döngüsünde virüs öncelikle bitki içerisinde taşınır, sonra ise hastalıklı bir bitkiden sağlıklı diğer bitkilere taşınması söz konusudur.
Oluşan lokal enfeksiyonlarda bitkiye yaralardan giren virüs yalnızca girmiş olduğu hücrelerde belirti meydana getirmekte iken sistemik enfeksiyonlarda ise virüs önce enfekte ettiği hücrelerde çoğalır, sonra hareket proteinleri vasıtasıyla hücreler arası kanallar olan plasmodesmatalar yoluyla komşu hücrelere geçerler, bitki içerisinde uzak mesafelere genellikle floem, bazen ise ksilem ile taşınırlar.
Virüslerin Sebep Olduğu Hastalık Belirtileri
Makroskobik (dışarıdan görülebilen) ve mikroskobik belirtiler (hücrelerdeki belirtiler) olarak ayrılabilen bu belirtilerden bazıları fotosentez oranında azalma, solunum hızında artma, polifenoloksidaz enzimi başta olmak üzere bazı enzim aktivitelerinde artış ve bitki büyüme düzenleyicilerin aktivitelerinde artma veya azalış şeklinde gerçekleşebilen fizyolojik ve biyokimyasal değişimlerdir. Latent (gizli) simptomlar dışarıdan görünmeyen belirtiler iken, belirtilerin bu şekilde geçici bir süre görülememesine maskelenme adı verilmektedir.
Makroskobik Belirtiler
Lokal belirtiler: Yapay olarak inokule edilmiş bazı bitkilerde virüslerin girmiş oldukları noktada oluşturmuş oldukları belirtilerdir. Lokal lekeler genellikle inokule edilmiş bitkilerin yapraklarında yuvarlak klorotik (tamamen beyaz veya yaprağın normal yeşil renginden daha soluk) veya nekrotik küçük ya da büyük lekeler şeklinde oluşur.
Sistemik belirtiler: Virüsün bitkiye girdiği yer dışındaki doku ve organlarda da (yaprak, gövde, çiçek, meyve kısaca tüm toprak üstü ve kök gibi toprak altı aksamında) belirti oluşturmasıdır.
• Bitkide bodurluk en genel sistemik belirtilerdendir. Örneğin kirazlardaki “little cherry” (küçük kiraz) hastalığında hücre bölünmesinin azalmasından dolayı yapraklar normal olmasına rağmen meyve küçük kalır. Patates sarı cücelik virüsü (potato yellow dwarf virus, PYDV) patateslerde, erik cücelik virüsü
(prune dwarf virus, PDV) şeftalilerde ve arpa sarı cücelik virüsü (barley yellow dwarf virus, BYDV) de arpalarda etkilidir. • Mozaik ve renk değişikliği belirtileri; viral hastalıkların en genel belirtilerinden biri olan mozaik Dikotiledon bitkilerde (geniş yapraklılarda) açık ve koyu yeşil alanlar halindeyken Monokotiledonlarda (dar yapraklılarda) çizgi şeklindedir (Tütün mozaik virüsü (tobacco mosaic virus, TMV) tütünlerde, hıyar mozaik virüsü (cucumber mosaic virus, CMV) hıyar, kabak, karpuz ve kavun gibi kabakgiller familyası bitkilerinde ve elma mozaik virüsü (apple mosaic virus, ApMV) de elma, kayısı ve erik yapraklarında mozaik lekelere sebep olur). Antosiyanin pigmentinin kaybı sonucu petal renginin kırılması olayı da genellikle yapraklardaki mozaik veya çizgilenme belirtileri ile birlikte görülür. • Yaprak kıvrılmaları; bazı virüs enfeksiyonlarında genelde yukarı doğru olmakla birlikte bazen de aşağı doğru yaprak kıvrılması görülür. Örnek olarak patates yaprak kıvrılma virüsü (potato leaf roll virus, PLRV) verilebilir. • Halkalı leke belirtileri; içi içe geçmiş, klorotik veya nekrotik halkalar veya düzensiz çizgiler şeklindedir ve bazen meyvelerde ya da yumru ve soğanlarda görülebilir. • Nekrotik belirtiler; doku, organ veya tüm bitkinin ölümü bazı virüslerin tipik belirtisidir Buna örnek olarak patates X virüsü (potato virus X, PVX) ve patates Y virüsü (potato virus Y, PVY) gösterilebilir. • Gelişme anormallikleri; virüslerin sebep olduğu yaprak ve meyveler üzerinde kabarcık veya siğil şeklinde oluşumlar, yaprak ve meyve deformasyonları, yapraklardaki enasyonlar (yaprak damarları üzerinde kulak şeklinde çıkıntılar) dal, gövde veya kökte gelişme anormallikleri, köklerde sakal şeklinde anormal kök oluşumu gibi anormalliklerdir.
Mikroskobik Belirtiler
• Hücre çekirdeği üzerine olan etkileri: Virüslerin bazıları çekirdekte inclusion body (ilgi cisimcikleri) olarak isimlendirilen yapılar oluşturarak hem çekirdek hem de çekirdekçiğin şeklini ve büyüklüğünü etkilemektedir. • Mitokondrium üzerine olan etkileri: Mitokondriumlarda küçük şişkinlikler meydana gelebilmekte ve mitokondrium membranlarında anormallikler görülebilmektedir. • Kloroplastlar üzerine olan etkileri: Kloroplastlarda ve yakın yerlerde şişkinlikler, kloroplastların yuvarlaklaşması ve kümeleşmesi. • Hücre duvarı üzerine olan etkileri: Lekelerin kenarına yakın hücre duvarlarında kallus birikimi yüzünden anormal kalınlaşma, plasmodesmatayı
çevreleyen hücre duvarlarında çıkıntılar ve hücre ölümü gibi bazı değişimler görülür. • Sitoplazma üzerine etkileri: Bazı virüsler hücre sitoplazmalarında inclusion body’ler oluştururlar.
Bitki Virüslerinin Taşınması
Bitki virüslerinin taşınması çeşitli şekillerde olabilmektedir. Bunlar;
• Vejetatif üretim materyalleri ile virüslerin taşınması: Virüslü bitkinin vejetatif parçacıklarıyla üretilecek yeni bitkilerin de virüslü olması. • Özsu ile virüslerin mekanik olarak nakli: Hastalıklı bitkilerin kültürel işlemlerinde kullanılan budama makası ve aşı bıçağı gibi tarımsal aletlerin sağlıklı bitkilerde de kullanılması sonucunda ortaya çıkabilecek virüs taşınmasıdır. • Tohumla nakil: Bazı virüsler tohumun kabuğunda, endosperminde veya embriyosunda taşınmaktadır. Fasulye adi mozaik virüsü (bean common mosaic virus, BCMV) ve marul mozaik virüsü (lettuce mosaic virus, LMV) bu türe örnektir. • Polenle taşınma: Virüs taşıyan polenlerin sağlıklı bitkinin yumurtalığını döllemesiyle gerçekleşir. Örnek olarak vişnelerde sert çekirdekli nekrotik halka leke virüsü (prunus necrotic ring spot virus, PNRSV) ve fasulyelerde fasulye adi mozaik virüsü (BCMV) verilebilir. • Böcekle nakil: Yaprak bitlerini barındıran Aphididae familyası, Cüce Ağustos böceklerini barındıran Cicadellidae familyası ve beyazsinekleri barındıran Aleurodidae familyası Homoptera (Eş kanatlılar) takımına girmekte olup bu takım en çok virüs vektörü barındıran gruptur. En önemli virüs vektörü böcekler, yaprak bitleri (afitler), cüce ağustos böcekleri, beyazsinekler ve tripslerdir. virüslerin hayvansal vektörlerle taşınmasında 3 dönem: (1) virüsün vektör böcek tarafından bitkiden kazanılma dönemi, (2) virüsün kazanıldığı zamandan nakledileceği zamana kadar geçen süreyi ifade eden latent (gizli) dönem, (3) kalıcılık dönemi - böcek bünyesinde virüsün nakledilebilecek halde bulunduğu süreç. Böceklerle nakilde; virüsler sokucu emici ağız yapısına sahip vektörlerce bitkiden birkaç saatlik bir sürede kazanılıyorsa bunlara “semi- persistent” (yarı kalıcı) virüsler, sokucu emici ağız parçalarına sahip vektörler virüsleri stiletleri üzerinde taşıyorsa bu virüslere “non-persistent” (kalıcı olmayan) virüsler denir. Bitkideki bir virüsü vektör birkaç saatten birkaç günlük bir beslenme süresine kadar kazanabiliyor ve tüm yaşamı boyunca da bünyesinde taşıyabiliyorsa bu virüslere “persistent” (kalıcı) virüsler
denmektedir. Ayrıca böcek vücudunda dolaşan persistent virüslere sirkülatif (dolaşımlı) virüsler, böcek vücudunda çoğalan virüslere propagatif (çoğalan) virüsler denir. Böcek yumurtalarıyla taşınmaya ise ransovarial (yumurtayla) taşınma denilmektedir. • Akarlarla nakil: Sokucu emici ağız parçalarına sahip, yaklaşık 0.2 mm boyunda oldukça küçük eklem bacaklı canlılar olan akarlardan Eriophyidae familyasından olanlar en az 6 virüsü nakletmektedir (Aceria tulipae adındaki akar, buğday çizgi mozaik virüsü ve buğday nokta mozaik virüsü’nü nakletmektedir). • Nematodlarla nakil: Yaklaşık 20 kadar bitki virüsü bitki kökleriyle ektoprazit (dış parazit) olarak beslenen birkaç nematod cinsiyle nakledilmektedir. Virüsler hem larva hem de ergin nematodlar tarafından taşınabilmektedirç Longidorus spp., Paralongidorus sp., Xiphinema spp, Parachidorus spp. ve Trichodorus spp. cinslerine dahil türler virüs vektörü nematodlarına örnektir. • Funguslarla nakil: Kökleri enfekte eden Plasmodiophoromycetes sınıfından Polymyxa ve Spongospora ile Chytridiomycetes sınıfından Olpidium, 30 kadar bitki virüsünü taşımaktadırlar. Virüsleri sağlıklı bitkilere kamçılı zoosporlarıyla bulaştırırlar.
Viroidler
Viroidler bitkilerde zararlı, bilinen en küçük boyutta obligat patojenlerdir. 1970’li yılların başında turunçgillerde, turunçgil exocortis hastalığının (CEVd, citrus exocortis viroid) belirlenmesi ve her iki etmenin de virüslerden farklı olarak koruyucu protein kılıfa sahip olmadıklarının tespit edilmesi üzerine bu etmenler için viroid terimi kullanılmıştır.
Viroidler tek parça, çıplak, halka şeklinde bir RNA’dan ibarettir ve etrafında koruyucu bir protein kılıf bulunmamaktadır.
Mekanik olarak, vejetatif üretim materyali, aşı, tohum, polen ve afitler tarafından taşınırlar, bununla birlikte en yaygın taşınma şekli vejetatif üretim materyalleridir.
En belirgin viroid belirtileri bodurluk, yapraklarda kıvrılma, renk değişiklikleri ve şekil bozuklukları şeklindedir, bazıları ise belirti oluşturmazlar. Hücreler arasında plasmodesmatalar, bitki içerisinde de floem vasıtasıyla yayılırlar.
Bitki Virüs ve Viroid Hastalıklarıyla Mücadele
Bitki virüs ve viroidleri pek çok üründe ekonomik kayıplara yol açabilmektedir bu yüzden de sebep oldukları hastalıklarla mücadele oldukça önemlidir. Ancak bitki virüs ve viroid hastalıklarının ilaçlı mücadelesi bulunmamaktadır. Bu hastalıklarla mücadelede çeşitli yöntemler kullanılmaktadır.
Enfeksiyon Kaynaklarının Ortadan Kaldırılması
Söz konusu enfeksiyonların önüne geçebilmek için alınabilecek çeşitli önlemler vardır. Bunlar;
• Potansiyel virüs konukçuları olan bitkilerin yakın çevreden yok edilmeleri, • Topraktaki hastalıklı bitki kalıntılarının uzaklaştırılması, • Eradikasyon yani bölgede virüsün konukçusu olan tüm bitkilerin yok edilmeleri, • Tarımsal alet ve ekipmanların, eller ve giyim malzemelerin dezenfeksiyonunun sağlanması, • Belirli virüs ve viroid hastalıklarının bulunmadığı bir ülkeye (dış karantina) veya aynı ülke içerisindeki bir bölgeye (iç karantina) virüslü bitki materyallerinin girişine yasalarca engel olunması ve • Virüs hastalıklarından ari (virüs taşımayan), sertifikalı tohum kullanılması şekinde sıralanabilir.
Virüsten Ari Vejetatif Üretim Materyali
Pek çok virüs ve viroid aşı, yumru, soğan gibi vejatatif bitki materyalleriyle dağıldığından virüsten ari sertifikalı üretim materyali kullanılmalıdır. Bu bağlamda çeşitli yöntemler bulunmaktadır.
• Virüs tanı yöntemleriyle virüsten ari olduğu belirlenen materyalin kullanılması. • Sıcaklıkla tedavi (termoterapi): Hastalıklı materyal belirli sıcaklıklarda (35-40 °C’lerde sıcak suda veya sıcak havada), belirli süreler tutulması. • Soğukla tedavi: Enfekteli sürgün uçlarının -196 °C’lık sıvı azot içerisinde kısa bir süre tutulması. • Elektrikle tedavi (elektroterapi): Bitki materyalleri belirli derecelerde ve sürelerde elektrik akımına maruz bırakılması. • Meristem kültürü: Meristem uçlarından (0.1-0.5 mm) alınan doku parçaları kullanılarak steril besi yeri koşullarında patojenlerden ari bitki elde edilmesi. • Doku kültürü: Virüs ve viroidsiz bitki elde edilebilmesi, sıcaklıkla tedavi yöntemiyle birlikte de kullanılabilmektedir (önce doku kültürüyle bitki elde edilmekte, sonra bitki sıcaklık muamelesine tabi tutulmaktadır). • İlaçla tedavi (kemoterapi): Bitki materyallerini bazı kimyasallarla virüs ve viroidlerden arındırma. Sıcaklıkla tedavi veya meristem kültürüyle birlikte kullanılması başarı oranını artırmaktadır.
Bitkilerin ekim, dikim tarihinin değiştirilmesi, vektörlerle mücadele, karşı koruma (bazı virüslerin zayıf strainleriyle inokule edilen bitkiler, bu virüsün kuvvetli strainlerine karşı korunabilmektedir), dayanıklı bitki çeşitlerinin kullanılması da diğer mücadele yöntemleridir.
Yurdumuzda Görülen Önemli Bazı Virüs ve Viroid Hastalıkları
Domates Sarı Yaprak Kıvırcıklığı Virüsü (Tomato Yellow Leaf Curl Virus TYLCV): Tütün beyazsineği (Bemisia tabaci, Biyotip B = Bemisia argentifolii) ile persistent olarak taşınmaktadır. 2-3 hafta sonra belirtiler görülmeye başlanır. Erken dönemde virüsle enfekte olan domates bitkileri bariz bir şekilde bodur kalırlar, sonraki dönemlerdeki enfeksiyonlarda sürgünlerde gelişme geriliği ve şekil bozukluğu meydana gelirken yaprak kenarları sararır ve yapraklar karakteristik olarak yukarı doğru kıvrılarak fincan/kaşık şeklini alır, küçülür ve kalınlaşır.
Domates Lekeli Solgunluk Virüsü (Tomato Spotted Wilt Virus, TSWV)
Bunyaviridae familyasından Tospovirus cinsine ait bir virüs olup vektörlerle (Thrips tabaci, T. setosus, T. palmi, Frankliniella occi dentalis, F. fusca, F. intonsa, F.schultzei ve Scirtothrips dorsalis) taşınır. Domateste yapraklar üzerinde önce kahverengi daha sonra bronz rengine dönüşen lekeler, yapraklarda aşağı ve içe doğru kıvrılarak kırılgan bir yapı oluşumu, yaprak sapında, gövdede ve yeni gelişen sürgünlerde koyu kahverengi çizgiler, sürgün uçlarında geriye doğru ölüm, bitkide bodurlaşma ve genel solgunluk gözlenir.
Kabak Sarı Mozaik Virüsü (Zucchini Yellow Mosaic Virus, ZYMV)
Potyvirus cinsi üyesi olup, mekanik inokulasyonla ve non- persistent olarak yaprak bitleri (Myzus persicae ve Aphis gossypii) ile taşınmaktadır. Bitki gelişiminde gerileme, yapraklarda mozaik lekeler, bükülme ve şekil bozuklukları, damar bantlaşmaları, meyvelerde mozaik, küçülme ve şekil bozuklukları görülür.
Patates Yaprak Kıvrılma Virüsü (Potato Leaf Roll Virus, PLRV)
Luteoviridae familyasından Polerovirus cinsinden bir virüstür. Virüs yaprak bitleriyle özellikle de M. persicae ile peristent olarak taşınmaktadır. İlk belirtileri tipik olarak uç yapraklarda rengin soluklaşması ve yukarı doğru kıvrılması şeklindedir.
Patates Y Virüsü (Potato Virus Y, PVY)
Potyvirus cinsinden afitlerle (özellikle M. persicae) non- persitent olarak taşınan bir virüstür. Yapraklarda beneklenme veya sarılık, şekil bozukluğu, nekrotik lekeler veya nekrotik halkalar, yaprak dökümü, gövdede nekrotik çizgi şeklinde belirtiler, gövdelerin zamansız ölümü, yumrularda düzensiz kahverenginde nekrotik halkalar, yumru yüzeyinde çatlaklar şeklinde belirtiler görülür.
Şekerpancarı Nekrotik Sarı Damar Virüsü/ Rhizomania Virüsü (Beet Necrotic Yellow Vein Virus, BNYVV)
Benyvirus cinsindendir ve bir fungus olan Polymyxa betae ile taşınmaktadır. Yaprakların rengi açılır, hastalık tarlanın içinde düzensiz olarak dağılmakta ve yeşilimsi sarı renkte bitki adacıkları şeklinde görülmektedir.
Şarka Virüsü (Plum Pox Virus, PPV)
Potyvirus cinsinden, afitlerle non-persistent olarak taşınan bir virüstür. Virüs, kayısı ve erik bitkilerinin yapraklarında sarı veya açık yeşil halkalı lekeler ve bantlara, damar bantlaşması ile yapraklarda kıvrılmalara, şeftali yapraklarında kıvırcıklaşmalara ve yan damar aralarında altın sarısı renginde renk değişikliklerine, vişne ve kirazlarda ise klorotik çizgi ve beneklenmelere sebep olmaktadır.
Asma Yelpaze Yaprak Virüsü / Kısa Boğum Virüsü (Grapevine Fanleaf Virus, GFLV)
Nepovirus cinsinden bir virüs olup nematodlar (Xiphinema index ve X. italiae) ile taşınmaktadır. Yaprakların simetrisinin bozulması, kırışması ve diş sayısının artması şeklinde belirtileri vardır.
Asma Yaprak Kıvrılma Virüsü (Grapevine Leaf Roll Virus, GLRV)
Closteroviridae familyasından 9 adet virüs yol açmaktadır. Bu virüsler asmanın floem dokusunda bulunurlar ve çoğalırlar. GLRV-3 unlubitler (Pseudococcus longispinus, P. maritimus, P. ficus, P. calceolariae ve P. viburni) tarafından taşınmaktadır. Tipik olarak yaz sonlarına kadar herhangi bir belirti göstermezler, yaprak kıvrılması yaz ortalarında dalların dibindeki olgun yapraklardan başlayarak genç yapraklara doğru ilerler.
Turunçgil Göçüren Virüsü (Citrus Tristeza Virus, CTV)
Closterovirus cinsinden bir virüstür ve yaprak bitleri (Aphis gossypii, Toxoptera citricida, Aphis spiraecola ve Toxoptera aurantii) ile semi-persistent olarak taşınır. İlkbaharda turunç ve limon üzerine aşılı turunçgillerde genel bir çöküntü ve bodurluk görülür.
Turunçgil Cüceleşme Viroidi (Citrus Exocortis Viroid, CEVd)
Hastalık belirtileri ancak turunçgil cüceleşme viroidi ile bulaşık aşı gözü, Poncirus trifoliata (üç yapraklı), bunun portakal ile olan hibridi (Carrizo citrange), Filistin tatlı laymı veya rangpur laymı üzerine aşılandığında meydana gelmektedir.