Muhammad Kashif

Mycoviruses infecting the forest pathogen Heterobasidion annosum - mutual interactions and host reactions

Kashif M. (2019). Mycoviruses infecting the forest pathogen Heterobasidion annosum - mutual interactions and host reactions. https://doi.org/10.14214/df.271

Tiivistelmä

Useat patogeeniset sienet aiheuttavat havupuiden terveydelle haasteen. Juurikääpien lajikompleksi (Heterobasidion annosum sensu lato) on yksi merkittävimmistä havupuiden tuhonaiheuttajista boreaalisissa metsissä. Nämä patogeenit aiheuttavat eurooppalaisissa metsissä juuri- ja tyvilahoa, joiden seurauksen syntyvät vuosittaiset 800 miljoonan euron taloudelliset tappiot. Juurikääpiä torjutaan useilla erilaisilla menetelmillä, mutta siitä huolimatta taloudelliset tappiot ovat huomattavia. Siten on edelleen tarpeen kehittää vaihtoehtoisia torjuntamenetelmiä, jotta metsiä voidaan suojella juurikäävän aiheuttamilta tuhoilta.

Juurikäävillä elää monimuotoinen virusyhteisö, joka koostuu lähinnä partitiviruksista. Tässä työssä tutkittiin näitä viruksia tarkoituksena löytää sellaisia viruksia, joiden vaikutus isäntäsieneen on haitallinen. Kuvasimme kuusi uutta partitiviruslajia (HetPV), jotka infektoivat neljää juurikääpälajia. Nämä virukset ovat sukua Helicobasidium mompa partitivirus V70:lle. Tutkimuksemme osoitti, että HetPV13-an1 aiheutti vakavan fenotyyppisen heikennyksen sekä luontaiselle että eksoottiselle (viruksen ei-luontainen isäntä) isäntäsienikannalle. Viruksella tartutetun ja viruksettoman sienirihmaston vertailu RNA-sekvensoinnin avulla osoitti, että HetPV13-an1 vaikutti 683 männynjuurikäävän geeniin, joista 40% ilmentyi korkeammalla ja 60% matalammalla tasolla. RT-qPCR-analyysi osoitti, että männyn- ja kuusenjuurikäävän vaste HetPV13-an1-virukselle oli erilainen. Lisäksi kuusenjuurikäävän kykyä kasvaa puussa testattiin 46 elävällä kuusella, jolloin ilmeni että viruksella tartutetun sienen kasvu oli merkittävästi heikompaa kuin virusvapaalla verrokilla.

Tässä tutkimuksessa analysoitiin myös kahdeksan partitiviruskannan genomisegmenttien tai RNA-transkriptien määriä. Sienet olivat peräisin eri maantieteellisiltä alueilta: Kreikasta, Puolasta, Suomesta, Venäjältä ja Bhutanista. Kunkin viruskannan RNA-transkriptien määrät olivat johdonmukaiset suhteessa kasvatuslämpötiloihin.

Lisäksi rihmastojen kasvunopeutta mittaava testi osoitti että HetPV13:n ja HetPV15:n yhteisinfektio vähensi isännän kasvua jopa 95% verrattuna viruksesta puhdistettuun sienikantaan, mutta kaksoisinfektiot, joissa oli mukana HetPV11, johtivat vaihteleviin lopputuloksiin. Sienivirusten siirtymistehokkuutta selvittävässä kokeessa selvisi, että HetPV15-pa1:n siirtyminen rihmastojen välillä nousi nollasta 50%:iin jos vastaanottavassa rihmastossa oli HetPV13-an1 virus. Molemmilla viruksilla infektoidusta rihmastosta nämä virukset siirtyivät vastaanottavaan virusvapaaseen rihmastoon 90% tehokkuudella. Kaikkiaan tutkimuksen tulokset osoittavat, että samaa rihmastoa infektoivien virusten ja niiden isäntien välinen vuorovaikutus on erittäin monimutkainen ja ennakoimaton. Tästä huolimatta partitivirusinfektioit vaikuttavat erittäin lupaavalta keinolta rajoittaa juurikääpätuhoja havumetsissä.

Avainsanat
kasvunopeus; juurikääpä; puun lahoaminen; sienivirus; partitivirus; fylogenetiikka; RNA-transkriptit; siirtyminen

Julkaistu 14.3.2019

Katselukerrat 4822

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.271 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Kashif M., Hyder R., DeVegaPerez D., Hantula J., Vainio E. (2015). Heterobasidion wood decay fungi host diverse and globally distributed viruses related to Helicobasidium mompa partitivirus V70. Virus Research 195: 119-123.

https://doi.org/10.1016/j.virusres.2014.09.002

Vainio E.J., Jurvansuu J., Hyder R., Kashif M., Piri T., Tuomivirta T., Poimala A., Xu P., Mäkelä S., Nitisa D., Hantula J. (2018). Heterobasidion partitivirus 13 mediates severe growth debilitation and major alterations in the gene expression of a fungal forest pathogen. Journal of Virology 92(5): e01744-17.

https://doi.org/10.1128/JVI.01744-17

Jurvansuu J., Kashif M., Vaario L., Vainio E., Hantula J. (2014). Partitiviruses of a fungal forest pathogen have species-specific quantities of genome segments and transcripts. Virology 462-463: 23-33.

https://doi.org/10.1016/j.virol.2014.05.021

Kashif M., Jurvansuu J., Vainio E.J., Hantula J. (2019). Alphapartitiviruses of Heterobasidion wood decay fungi affect each other's transmission and host growth. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology.

https://doi.org/10.3389/fcimb.2019.00064

---

Hakutulokset