virus mosaik dari tembakau ( TMV , dari Inggris Tobacco Mosaic Virus ) adalah virus RNA tanaman yang menyebabkan munculnya bintik-bintik coklat pada daun tanaman tembakau dan tanaman lainnya dari kepentingan ekonomi seperti tomat dan Solanaceae lainnya.
Namanya berasal dari pola bintik-bintik yang ditimbulkannya pada tanaman yang terinfeksi, yang digambarkan sebagai “mosaik”. Ini adalah virus pertama yang diidentifikasi dan dijelaskan di alam, peristiwa yang terjadi antara akhir 1800-an dan awal 1900-an, yaitu lebih dari seabad yang lalu.
Mikrograf elektron virus mosaik tembakau (Sumber: Tidak ada penulis yang dapat dibaca mesin yang disediakan. Chb diasumsikan (berdasarkan klaim hak cipta). / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)
Diperkirakan kerugian tembakau yang disebabkan oleh virus mosaik tembakau adalah sekitar 1%, karena semakin banyak tanaman tahan dibudidayakan. Namun tanaman lain seperti tomat, misalnya, mengalami kerugian lebih dari 20% akibat penyakit TMV.
Salah satu masalah agronomi utama yang terkait dengan virus ini berkaitan dengan fakta bahwa ia dapat hidup bahkan ketika tanaman yang menjadi tuan rumahnya mati dan, di samping itu, mendukung suhu tinggi, sehingga eliminasi dari tanaman atau dari fasilitas. rumah kaca cukup menantang.
Namun, virus mosaik tembakau telah terbukti sangat berguna sebagai:
– Model simbolis dan didaktik untuk mengekspos karakteristik penting yang mendefinisikan virus
– Prototipe untuk menyelidiki biologi tumbuhan inang parasit, khususnya tembakau
– Alat untuk mempelajari interaksi inang patogen dan perdagangan sel
– Alat bioteknologi untuk ekspresi protein kepentingan farmasi dalam tembakau.
Indeks artikel
Penemuan
Sejak diidentifikasi, virus mosaik tembakau memiliki peran transendental dalam pembentukan bidang virologi, karena merupakan virus pertama yang diidentifikasi dan dijelaskan dalam sejarah.
Semuanya dimulai pada tahun 1879, ketika ahli kimia pertanian Jerman Adolf Meyer mengabdikan dirinya untuk mempelajari beberapa penyakit yang mempengaruhi tembakau.
Ilmuwan ini menunjukkan bahwa penyakit yang menyebabkan munculnya bintik-bintik pada daun tembakau dapat ditularkan dari tanaman yang sakit ke tanaman yang sehat, hanya dengan menggosok daun yang terakhir dengan ekstrak yang pertama.
Meyer menyebut ini “penyakit tembakau mosaik” dan awalnya menyarankan bahwa agen etiologi (yang menghasilkannya) berasal dari bakteri, meskipun ia tidak dapat mengisolasi atau mengolahnya secara eksperimental in vitro .
Struktur virus mosaik tembakau. 1) RNA untai tunggal, 2) Kapsomer atau protomer, subunit protein CP kapsid dan 3) Struktur kapsid (Sumber: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/ 3.0) melalui Wikimedia Commons)
Penemuan virus pertama
Penghargaan untuk penemuan partikel virus diberikan kepada Dmitry Ivanovsky, seorang ahli mikrobiologi Rusia yang menyelidiki penyakit mosaik tembakau antara tahun 1887 dan 1890, menemukan bahwa agen penyebab penyakit itu sangat kecil sehingga dapat melewati pori-pori kecil dari filter porselen. , di mana bakteri tidak bisa lewat.
Dengan peristiwa ini, Ivanovsky menentukan bahwa penyakit itu disebabkan oleh “virus yang dapat disaring”, mengambil istilah “virus” dari kata Latin untuk “racun”.
Karya Ivanovsky kemudian dikonfirmasi, pada tahun 1895, oleh Willem Beijerinck dari Belanda, yang mendemonstrasikan transmisi serial virus (dari tanaman ke tanaman) menggunakan getah tanaman sakit yang disaring.
Karya Beijerinck juga berfungsi untuk membuktikan bahwa itu bukan hanya racun kimia, melainkan agen hidup yang mampu mereplikasi diri.
Antara tahun 1927 dan 1931 dua ilmuwan dari Institut Boyce Thompson di Philadelphia, Vinson dan Petri, mengkonsentrasikan virus dengan pengendapan menggunakan metode yang digunakan untuk pemurnian protein.
Kemudian, pada tahun 1935, Stanley memurnikan virus dan berhasil mengkristalkan partikel berbentuk jarum yang sangat aktif dan menular, menandai peristiwa yang belum pernah terjadi sebelumnya di mana entitas “hidup” dapat terjadi dalam keadaan kristal.
Bertahun-tahun kemudian, dengan kolaborasi dan kerja banyak ilmuwan, ditetapkan bahwa virus mosaik tembakau adalah virus RNA pita tunggal, dengan penampilan atau morfologi berserabut.
Karakteristik
– Ini adalah virus RNA pita tunggal yang virion atau partikel virusnya berbentuk batang
– Genomnya, seperti kebanyakan virus, dilindungi oleh selubung protein
– Itu milik keluarga Virgaviridae dan genus Tobamovirus
– Ini menginfeksi tanaman tembakau dan juga beberapa tanaman terkait, terutama nightshades (kentang, tomat, terong, dll), menambahkan lebih dari 200 kemungkinan inang
– Ini sangat stabil dan dapat bertahan di permukaan yang berbeda untuk waktu yang lama
– Pada tanaman yang terinfeksi, virus ini terakumulasi dalam titer yang sangat tinggi
– Gejala yang ditimbulkannya pada tanaman yang sakit terlihat dan mudah dikenali
Struktur
Virus mosaik tembakau, sebagaimana disebutkan, adalah virus RNA beruntai tunggal (single-stranded) yang partikel virusnya berbentuk batang.
Skema umum struktur virus mosaik tembakau, TMV (Sumber: TMV_Structure.png: Graham Colm TalkPengunggah asli adalah GrahamColm di Wikipedia bahasa Inggris. Karya turunan: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses / oleh-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)
Penutup protein
Struktur karakteristik setiap partikel virus diberikan oleh lapisan protein yang dibentuk oleh heliks kanan subunit protein yang dikenal sebagai “protein mantel”.
Amplop ini memiliki sekitar 2.130 subunit protein, yang diterjemahkan menjadi partikel virus dengan ukuran rata-rata panjang 300 nm, diameter 18 nm, dan pusat berongga dengan radius 2 nm, di mana genom menempati radius dekat dengan 4 nm.
Tampilan atas lapisan protein TMV (Sumber: Penulis deposisi: Stubbs, G., Pattanayek, R., Namba, K .; penulis visualisasi: Pengguna: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0 ) melalui Wikimedia Commons)
genom
RNA genomik terjepit di antara putaran heliks berturut-turut yang membentuk amplop, menggabungkan tiga nukleotidanya ke setiap subunit protein dan dengan demikian tetap sepenuhnya tertutup protein.
Genom ini memiliki panjang 6.395 nukleotida dan memiliki “tudung” 7-metil-guanosin terbalik yang melekat pada ujung 5 ‘melalui ikatan trifosfat.
Informasi yang dikodekan dalam genom TMV sesuai dengan 4 gen yang mengkodekan 4 produk berbeda:
– Dua protein yang terkait dengan replikasi, satu dari 126 kDa dan yang lainnya dari 183 kDa, langsung diterjemahkan dari RNA virus
– Protein pergerakan (MP, dari English Movement Protein ) dan protein struktural atau mantel (CP, dari English Coat Protein ), yang diterjemahkan dari RNA “subgenomik”
Infeksi TMV yang berhasil melibatkan kerja sama keempat produk multifungsi ini dengan banyak komponen seluler tanaman inang, terutama dengan membran sel dan sitoskeleton.
Replikasi
Untuk memahami mekanisme replikasi TMV perlu memahami beberapa aspek infeksi virus ini.
Infeksi awal
TMV hanya memasuki tanaman melalui luka mekanis yang sementara “membuka” membran plasma atau menyebabkan peristiwa pinositosis.
Infeksi dapat terjadi dari luka yang disebabkan oleh penanganan dengan tangan yang terinfeksi dan melalui alat pemangkasan yang terinfeksi, dll., tetapi jarang ditularkan oleh serangga.
Begitu berada di sitosol, partikel virus membongkar dan melepaskan RNA genomiknya, yang dikenali oleh sel sebagai RNA-nya sendiri dan diterjemahkan oleh enzim sitosol khusus untuk tujuan ini.
“Tudung” metil guanosin dari RNA genomik TMV sangat penting untuk proses ini, karena ia berhasil “melewati” sistem “pengawasan” sel dan mendorong interaksinya dengan komponen seluler lainnya.
Jumlah partikel virus yang berkumpul meningkat dengan cepat dan ini dapat meninggalkan sel yang terinfeksi dan menginfeksi sel tetangga lainnya melalui plascarasmata, yang merupakan “saluran” yang menghubungkan sitosol sel dengan sel yang mengelilinginya.
Akhirnya, partikel virus mencapai sistem translokasi tanaman, yaitu xilem dan floem, sehingga menyebar ke seluruh tanaman.
Bagaimana proses replikasinya?
Virus mosaik tembakau menggunakan genomnya sebagai cetakan untuk mensintesis untai komplementer negatif yang berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis sejumlah besar untai positif.
Templat ini juga digunakan untuk sintesis RNA pembawa pesan “subgenomik” yang berisi kerangka baca terbuka untuk protein MP dan CP.
Dua protein terkait replikasi yang dikodekan dalam RNA genomik TMV memiliki domain metil transferase, helikase, dan RNA polimerase yang bergantung pada RNA.
Replikasi tampaknya terjadi di kompleks yang terkait dengan membran retikulum endoplasma yang mengandung protein ini, protein gerakan (MP), RNA virus, dan protein inang tanaman lainnya.
Gejala
Gejala virus mosaik tembakau sangat bervariasi dari satu spesies tanaman ke spesies lainnya. Dengan kata lain, mereka sangat bergantung pada jenis tanaman inang dan, di samping itu, pada strain virus, “latar belakang” genetik tanaman dan kondisi lingkungan di mana ia ditemukan.
Foto daun tanaman tembakau yang terinfeksi TMV (Sumber: RJ Reynolds Tobacco Company Slide Set / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)
Gejala biasanya muncul sekitar 10 hari setelah infeksi awal dan ini adalah:
– Munculnya bintik-bintik coklat atau kekuningan dengan matron seperti mozaik pada helaian daun
– Nekrosis
– Pertumbuhan terhambat
– Daun keriting
– Jaringan menguning
– Hasil rendah dalam produksi buah dan bahkan munculnya buah yang rusak dan cacat
– Keterlambatan pematangan buah
– Warna buah tidak seragam (terutama pada tomat)
Referensi
- Butler, PJG (1999). Perakitan sendiri virus mosaik tembakau: peran agregat perantara dalam menghasilkan spesifisitas dan kecepatan. Transaksi Filosofis dari Royal Society of London. Seri B: Ilmu Biologi, 354 (1383), 537-550.
- Liu, C., & Nelson, RS (2013). Biologi sel replikasi dan pergerakan virus mosaik Tembakau. Perbatasan dalam ilmu tanaman, 4, 12.
- Mphuthi, P. (2017). Gejala, Penularan dan Penatalaksanaan Tobacco Mosaic Virus. Mingguan Petani, 2017 (17014), 60-61.
- Rifkind, D., & Freeman, G. (2005). Penemuan pemenang Hadiah Nobel dalam penyakit menular. lain.
- Scholthof, KBG (2000). Pelajaran dalam patologi tanaman: virus mosaik tembakau. Instr. Kesehatan Tanaman
- Scholthof, KBG (2004). Virus mosaik tembakau: sistem caral untuk biologi tanaman. annu. Pdt. Phytopathol., 42, 13-34.
