TBV e as Túlipas de Rembrant
Carmo Silva nº 16303
Inês Pinheiro nº 16495
Pedro Salgueiro nº 16169
Estrutura do genoma
Morfologia e propriedades bioquímicas
Infecção celular e ciclo viral
Alteração fenotípica ao nível da célula
Infecção do individuo e populações
Tulipas e sintomas específicos
Os relatos mais antigos sobre tulipas chegam da Turquia do ano 1000 a.C., seu país de origem, tendo sido levadas para a Holanda no século XVI. No século XVII, o botânico alemão Carolus Clusius iniciou o cultivo experimental de tulipas da Turquia. Clusius verificou que, em alguns casos, as tulipas desenvolveram pétalas anormais, mas muito bonitas, com quebras de cor, que consiste numa incapacidade de desenvolvimento de pigmento em secções da pétala, em flores que normalmente desenvolvem coloração sólida. Devido a este fenómeno fora do comum, estas flores tornaram-se muito valiosas e tornou-se usual as pessoas quererem este tipo de tulipas nos seus jardins. No entanto, o fenómeno (que ficou conhecido como tulipas de Rembrant) não podia ser previsto com exactidão, sendo impossível verificar a quebra de cor antes do desenvolvimento da flor. Estas tulipas especiais manifestavam-se ainda mais débeis, relativamente a tulipas saudáveis, isto é, o tamanho da flor, bem como a produção de sementes e pólen era reduzida. Em 1930 descobriu-se que o agente responsável por este fenómeno era um vírus, o Tulip Breaking Virus (TBV) (ver figura 1). Este vírus foi um dos primeiros vírus de plantas identificados. Apesar de existirem pelo menos cinco vírus identificados como causa desta patologia, o TBV constitui-se como o principal agente infeccioso, o qual é transmitido por afídios.
Figura 1: fotografia de tulipas cujas pétalas manifestam infecção pelo TBV.
É nosso objectivo neste trabalho reunir e aprofundar conhecimentos sobre os Potyvirus em geral e especificamente sobre este vírus que causa a fragmentação das cores em tulipas – Tulip Breaking Vírus (TBV). Actualmente, é dado grande ênfase a vírus animais, sendo realizados variados estudos sobre vários vírus, o estudo dos vírus de plantas passa para segundo plano. No entanto, e como já ficou demonstrado no passado, estes vírus podem devastar campos e economias.
O TBV (Tulip Breaking Virus) pertence à família Potyviridae. Foram propostos diversos métodos taxonómicos de classificação desta família de vírus, baseados no hospedeiro infectado, na morfologia dos corpos de inclusão, na homologia presente na sequência de aminoácidos da cápside proteica, homologia na sequência nucleotídica, ou ainda relações serológicas. A família de vírus Potyviridae encontra-se então dividida em três subgrupos, entre os quais:
Subgrupo I: vírus transmitidos por afídeos, Potyvirus;
Subgrupo II: vírus transmitidos por fungos, Bymovirus;
Subgrupo III: vírus transmitidos por ácaros, Rymovirus (Webster, et al, 1994).
Actualmente, a divisão baseia-se na homologia sequencial e na semelhança organizacional de proteínas não estruturais, incluindo a cápside proteica, a RNA helicase e RdRp. Também pode basear-se em motivos sequenciais conservados das helicases, proteases e presença de enzimas capping. Assim, as semelhanças entre vírus dos mesmos subgrupos são as seguintes:
Subgrupo I: possuem proteína VPg covalentemente ligada ao terminal 5' do RNA e cauda poli-A no terminal 3', RNAs subgenómicos, processamento proteico e não têm ORFs sobrepostas;
Subgrupo II: possuem viriões com envelope lipídico e não têm cauda poli-A no terminal 3' do RNA;
Subgrupo III: possuem mRNAs subgenómicos e não têm ORFs sobrepostas (Bustamante, et al, 1998).
O grupo Potyvirus engloba aproximadamente 180 membros, tornando-o o mais extenso grupo de vírus de plantas conhecido. Existe disseminado por diversas regiões do planeta, embora com maior incidência em regiões tropicais e subtropicais. Infectam especialmente Monocotiledóneas e constituem-se como um dos principais factores de destruição de colheita.
Estes vírus são bastante semelhantes, em termos de estrutura e estratégia de expressão aos Como- e Nepovirus, em plantas, e Picornavirus, em animais. O genoma destas diferentes espécies contém um gene conservado, o qual codifica proteínas não estruturais envolvidas na replicação do RNA. Devido a estes factos, foi proposto que os Como-, os Nepo- e os Poyivirus sejam agrupados num subgrupo de vírus de plantas semelhantes ao Picornavirus (Goldbach, et al, 1992).
Os viriões de Potyvirus (ver figura 2) constituem-se como partículas filamentosas flexíveis, de simetria helicoidal, sem envelope, com cerca de 680 a 900 nm de comprimento e entre 11 e 15 nm de largura (Webster, et al, 1994).
Figura 2: fotografia de Potyvirus, onde é possível observar a sua estrutura filamentosa helicoidal.
A sua estrutura morfológica definitiva é composta por aproximadamente 2000 cópias de uma cápside proteica (CP) (Murphy, et al, 1990) com monómeros de 30 kDa, que encapsidam um genoma a RNA de cadeia simples, positiva, com aproximadamente 9600 nucleótidos dispostos de forma helicoidal (Webster, et al, 1994). A sua cadeia de RNA tem uma proteína covalentemente ligada ao terminal 5', a VPg, e uma cauda Poli-A no terminal 3' (Murphy, et al, 1990).
Cada virião contém 5,5% de ácido nucleico, 94,5% de proteínas e 0% de lípidos. Relativamente às bases constituintes do seu genoma, têm 23,5% de guanina, 30% de adenina, 22,5% de citosina e 24% de uracilo (valores aproximados).
O genoma em sentido positivo pode actuar directamente como mRNA com a região não codificante 5' a funcionar como enhancer da tradução. O genoma a RNA contém uma longa ORF, que ocupa cerca de 95% da molécula de RNA, expressa como percursor poliproteico de 350 kDa, a qual é proteoliticamente processada por proteases virais e do hospedeiro (Riechman, et al, 1995) em sete proteínas menores denominadas P1, componente helper HC, P3, inclusão cilíndrica CI, inclusão nuclear A NIa, inclusão nuclear B NIb, cápside proteica CP, bem como duas pequenas proteínas putativas denominadas 6K1 e 6K2 (Riechman, et al, 1992). O genoma viral codifica uma grande poliproteína que é processada por três proteinases codificadas pelo vírus. As proteinases P1 e do componente helper, HC-Pro, catalisam apenas reacções autoproteolíticas no seu respectivo terminal C (Verchot, et al, 1991). As restantes reacções são catalisadas por mecanismos trans-proteolíticos e autoproteolíticos por inclusões proteicas de nucleases de pequena dimensão (Nia-Pro), um homólogo evolutivo da proteinase 3C do Picornavirus. Acredita-se que estas proteínas sejam multifuncionais, estando a sua função indicada na seguinte tabela:
Movimento entre células
Transmissão mediada por afídeo
Desconhecido (possível papel na replicação)
Replicação do genoma (RNA helicase)
Ligação à membrana
Actividade ATPase estimulada por ácido nucleico
Encapsidação RNA
Envolvido na transmissão por vector
Replicação do genoma (primer para síntese RNA)
Proteinase importante
Replicação do genoma (RNA polimerase RNA dependente)
6K1 e 6K2
Desconhecido. Possível papel em:
Replicação RNA; função regulatória inibindo translocação NIa nuclear; ligação à membrana para mecanismo replicativo.
Tabela 1: registo das proteínas resultantes da reacção proteolítica sofrida pelo percursor poliproteico expresso pela ORF, e suas funções.
Existem Potyvirus com genoma monopartido (ver figura 3) e bipartido, o qual contém proteínas idênticas processadas de modo diferente devido à existência de duas cadeias de RNA e, como tal, duas poliproteínas.
Figura 3: esquema do genoma potiviral monopartido com respectivos produtos funcionais. O tamanho de cada proteína é anotado.
Dentro do genoma dos Potyvirus há regiões variáveis e regiões conservadas. As regiões conservadas incorporam o componente proteinase helper HC-Pro e Nib, enquanto as regiões variáveis consistem nas proteínas P1,P3 e CP (Aleman-verdaguer, et al, 1997). Visto a proteína P3 ser conservada entre estirpes, supõe-se que deve desempenhar um papel importante no funcionamento do vírus, nomeadamente ao nível da inibição temporária da expressão genética do hospedeiro, bem como ao nível da replicação do RNA potiviral e do movimento proteico.
A replicação de vírus ssRNA (+) ocorre no citoplasma da célula infectada. As RNA polimerases encontram-se ligadas à membrana e o complexo replicase tem domínios ligados à membrana (Webster, et al, 1994). Contudo, o local preciso onde ocorre a replicação do RNA ainda não foi claramente definido. O processo pode ser separado em quatro passos (ver esquematização na figura 4):
Desencapsidamento do vírus e consequente exposição do ácido nucleico aos processos replicativos;
Tradução durante a qual o RNA viral actua como mRNA e produz proteínas estruturais e não estruturais. Este processo ocorre em duas fases: uma primeira fase na qual se dá a tradução de proteínas necessárias ao processo replicativo, como a RdRp; e uma segunda fase, na qual ocorre a tradução de proteínas com outras funções, como as constituintes da cápside proteica;
Replicação do genoma originando moléculas de RNA. Este processo ocorre em duas fases, ambas catalisadas pela RdRp: na primeira fase dá-se a síntese de uma cadeia de RNA complementar (negativa) utilizando a cadeia de RNA genómico (positiva) como molde; na segunda fase são sintetisados RNA genómico e subgenómicos, utilizando a cadeia de RNA (-) como molde;
Encapsidação das cadeias de RNA sintetisadas.
Figura 4: esquema replicativo da síntese de (+)RNA. A cadeia simples de (+)RNA (i) actua como molde para a síntese de (-)RNA (ii). A cadeia d«simples de (-)RNA actua como molde para a síntese da sua cadeia complementar (iii), obtendo-se assim várias moléculas de (+)RNA (iv).
A síntese da cadeia de (-)RNA como molde de (+)RNA requer a ligação da polimerase ao local de reconhecimento no terminal 3' do molde. O terminal 3' pode sofrer um enrolamento e adquirir estrutura secundárias e terciárias características, as quais incluem o local de ligação da RNA polimerase. As sequências no terminal 5' do RNA genómico também são necessárias para a infecciosidade do RNA e possivelmente reflectem a necessidade de ligação da polimerase no terminal 3' da cadeia de (-)RNA (Bustamante, et al, 1998).
Um dos problemas associados aos vírus com genoma RNA de pequenas dimensões é a dependência de um sistema de síntese proteica do hospedeiro eucariótico devido à incapacidade de algumas RdRp, como estruturas tipo tRNA.
O ribossoma 80S eucariótico é apto apenas para traduzir a primeira ORF na região 5' de um mRNA segundo o modelo proposto por Kozak (1991). A subunidade 40S, transportando Met-tRNAimet e factores de iniciação, liga-se inicialmente ao terminal 5' do mRNA. Dá-se a migração da subunidade 40S, que se liga ao primeiro codão AUG, o qual é reconhecido por emparelhamento de bases com anticodão de Met-tRNAimet (Bustamante, et al, 1998).
O primeiro cistrão de RNA genómico viral pode ter um codão de terminação (UAG ou UGA) que pode ser suprimido por tRNA do hospedeiro, permitindo a alguns ribossomas a leitura no cistrão downstream, resultando um segundo polipéptido funcional.
O genoma potiviral contém uma longa ORF que é traduzida e fragmentada em proteínas funcionais de menor dimensão por proteinases virais, sendo este processo autocatalítico, como foi referido anteriormente. O genoma potiviral codifica apenas uma poliproteína que é processada por três proteinases virais, originando pelo menos nove proteínas. Duas dessas proteinases, P1 e HC-Pro, catalisam fragmentação apenas no seu respectivo terminal C. Os restantes locais de fragmentação são processados por proteinase NIa (Webster, et al, 1994). Este enzima possui enrolamento tipo proteinase-serina, mas contém um resíduo de cisteína como nucleófilo no centro activo, em vez de serina (Bustamante, et al, 1998).
Figura 5: organização e expressão do genoma de Potyvirus. As funções de cada proteína estão indicadas na tabela 1.
A expressão de genes internos, como a proteína CP, é mediada por RNAs subgenómicos. Existem dois mecanismos possíveis de síntese destes RNAs subgenómicos: o processo pode ocorrer durante a síntese da cadeia (-)RNA pela RdRp, isto é, um final prematuro pode conduzir à formação de cadeias (-)RNA de comprimento subgenómico, que podem servir como molde para a síntese de (+)RNA subgenómico; ou pode ocorrer síntese de (+)RNA subgenómico por iniciação interna a partir de cadeias de (-)RNA de comprimento genómico (Bustamante, et al, 1998).
A regulação da expressão genética de Potyvirus ocorre a um nível pós-tradução em vários locais de fragmentação, por processamento diferencial. Também pode ser por estabilidade diferencial de proteínas e/ou por colocação de proteínas em corpos de inclusão, como meio de regular a actividade genética pós-tradução (Webster, et al, 1994).
A transmissão de Potyvirus ocorre, na maioria dos casos, por auxílio de um vector, um insecto da Família Aphididae. O vírus é transmitido mecanicamente por este vector, de forma não persistente e não circulatória. Os afídeos obtêm o vírus depois de breve contacto com o hospedeiro infectado e retêm o vírus durante cerca de 1 hora. Devido a esta breve retenção, os afídeos só o transportam por curtas distâncias. Contudo, em condições climatéricas de ventos fortes, o vírus propaga-se a maiores distâncias. Pensa-se que o vírus adere ao aparelho digestivo e que, em processos de alimentação seguintes, ocorre regurgitação transportando o vírus para um novo hospedeiro.
Figura 6: fotografia do afídio, insecot que actua como vector de transmissão de Potyvirus.
A transmissão do vírus por afídeos é dependente de um componente proteico helper, HC-Pro, o qual facilita a ligação das partículas virais aos estiletes maxilares. A transmissibilidade e especificidade do afídeo também dependem da cobertura proteica.
Alguns Potyvirus podem ser transmitidos por sementes, dependendo da virulência do vírus, idade da planta e condições ambientais.
Depois do afídeo depositar o vírus no hospedeiro, este entra na célula e a cobertura proteica é removida. Ocorre junção de uma replicase e o vírus é copiado. Algumas destas cópias permanecem como moléculas de RNA sem cobertura e migram para células adjacentes, promovendo posterior infecção. A infecção primária ocorre então quando as cópias com cápside proteica ascendem a regiões superiores da planta, sem, no entanto, causar danos graves para a mesma. Estas partículas virais permanecem nestas regiões superiores durante todo o ciclo vegetativo da planta. Depois de completado o ciclo, os vírus descende até aos bolbos, onde hibernam até à primavera. Quando os bolbos germinam, o vírus é activado e ocorre infecção secundária por toda a planta. Esta infecção causa mais danos físicos para a planta e pode ser transmitida a plantas saudáveis por afídeos e outros vectores.
Tulip breaking vírus é um dos vírus responsáveis pelo padrão fragmentado das cores em espécies da família Liliaceae, géneros Tulipa e Lilium, seus hospedeiros naturais (Brunt et al., 1996). A fragmentação das cores é um termo referente a um padrão invulgar das cores das pétalas, que se deve ao efeito de diferentes cores de formas variadas na mesma pétala (Anónimo, 1990).
Este vírus de plantas tem uma distribuição mundial (Brunt et al., 1996), sendo muito comum em todas as regiões temperadas onde se cultivam tulipas (Slogteren, sd). Para alèm do acrónimo TBV, também são reconhecidos outros sinónimos como Tulipavirus vulgare, Lily mottle vírus ou Marmor tulipae (Slogteren, sd; Brunt et al., 1996).
O TBV é um vírus morfologicamente simples (ver figura 7), consistindo apenas numa cadeia simples de RNA linear positivo (cadeia sense) (Slogteren, sd; (Brunt et al., 1996) de simetria helicoidal (Slogteren, sd). Tem uma nucleocápside filamentosa flexível, com 750-775nm de comprimento e 14nm de diâmetro, e não apresenta envelope lipídico (Slogteren, sd; (Brunt et al., 1996).
Figura 7 .- esquematização de um potyvirus semelhante ao TBV ( Pelczar et al., 1993).
O tamanho do seu genoma é de cerca de 10kb (Brunt et al., 1996), tendo uma cadeia poli-A na extremidade 3' e uma proteína de ligação ao genoma (VPg) na extremidade 5' (Slogteren, sd). O genoma é traduzido em poliproteínas, posteriormente processadas em proteínas estruturais ou não estruturais (Slogteren, sd). No Anexo 1 deste trabalho encontra-se a sequência nucleotidica da região codificante para a proteína da cápside do TBV. Este gene (gene NIB) sequenciado por Ohira et al. (1994) tem 1479 nucleótidos.
O virião pode estar associado a um helper vírus, que o poderia auxiliar no processamento de proteínas essências à progenia para posterior libertação, no entanto durante a replicação é totalmente independente das suas funções (Brunt et al., 1996).
Os virões podem encontrar-se dispersos ou agrupados no citoplasma, em qualquer dos tecidos da planta, contudo são incapazes de infectar organitos celulares como os cloroplastos e as mitocôndrias (Brunt et al., 1996).
Existem duas estirpes associadas a este vírus: (1) STBV – Severe (strain) tulip breaking vírus –, e (2) MTBV – Mild (strain) tulip breaking virus (Slogteren, sd;2), diferenciadas pelo tipo e grau de fragmentação das cores, ou seja, do tipo de sintomatologia por elas causado (Slogteren, sd). Contudo o que acontece mais frequentemente é haver uma mistura destes padrões pela existência das duas estirpes na mesma planta (Slogteren, sd). Este assunto será retomado mais abaixo quando se falar na actuação dos vírus na célula.
Uma das grandes diferenças entre a célula animal e vegetal, é a presença de uma espessa e rígida parede celulósica nesta última. A existência desta parede dificulta a penetração de qualquer vírus para dentro da célula, pelo que tem de aproveitar alguma quebra na integridade da parede (Wagner & Hewlett, 1999) ou eventualmente entrar através de poros dispersos na parede celular que, em condições normais, permitem a passagem de água e nutrientes (Pelczar et al., 1993). Contudo, mesmo quando o vírus consegue chegar até à membrana, é necessário que interaja com receptores membranares para se dar a penetração na célula (Wagner & Hewlett, 1999).
O ciclo viral do TBV é semelhante aos ciclos virais de outros vírus de cadeia simples de RNA linear positivo, e por conseguinte ao que foi descrito mais acima.
Há dois processos diferentes que ocorrem aquando do ciclo viral: (1) produção de proteínas virais estruturais e não estruturais a partir da grelha de leitura do RNA codificante, e (2) copiar o RNA codificante para poder passá-lo à progenia (Smith, 1974).
Em termos gerais, o primeiro processo a ocorrer, após a penetração, é a descapsidação, ou seja, a separação do ácido nucleico das proteínas que o protegem (Smith, 1974; Atlas 1997). Numa primeira fase a produção de proteínas tem como objectivo assegurar o controlo das funções metabólicas da célula hospedeira, e numa fase posterior ocorre a síntese de proteínas estruturais e enzimas necessárias à replicação e processamento de outras proteínas (Atlas, 1997). Após replicação do RNA de cadeia positiva, partindo da formação de uma cadeia negativa (Lurin & Darnell, 1977), dá-se a montagem e empacotamento do RNA para posterior libertação.
Figura 8: Infecção através da parede, passagem dos vírus pelos plasnodesmos.
Alguns vírus não provocam a lise das células vegetais (Pelczar et al., 1993), tal como o TBV, a progenia é transmitida a novas células hospedeiras através dos plasmodesmos (ver figura 8), pequenos canais de comunicação entre células onde ocorrem trocas de água e nutrientes, ou então podem alcançar os feixes vasculares disseminando-se por toda a planta e infectando outros tecidos, sendo esse transporte realizado mais comummente pelo floema (Wagner & Hewlett, 1999, Lurin & Darnell, 1977; Smith, 1974).
Já foi referido anteriormente que há duas estirpes diferentes de TBV, cada uma comportando alterações fenotípicas diferentes.
Aparentemente o ciclo viral deste vírus interfere com a expressão de pigmentos nas pétalas, particularmente de antocianinas. Estes pigmentos são glicósidos pertencentes ao grupo dos flavonóides, responsáveis pela expressão das cores azul, violeta, vermelha e rosa importantes na atracção de animais polinizadores (Taíz & Zeiger, 2002).
As duas estirpes, severe strain e mild strain, responsáveis por causar sintomas de "full break" e "self break", respectivamente (Slogtern, sd). No primeiro caso, em algumas variedades, as antocianinas não são formadas nalgumas partes das pétalas, pelo que a cor do mesofilo (geralmente branca ou amarela) fica exposta (Slogtern, sd) (ver figura 9). Quando é o caso de infecção de MTBV (mild strain), dá-se o contrário, algumas zonas de pétalas intensificam a produção de antocianina, ficando mais escuras (Slogtern, sd).
Figura 9- sintoma geral de "full break".
No entanto, o tipo mais comum de infecção é uma mistura das estirpes de STBV e MTBV, denominada "average break" (Slogtern, sd). Ambos os sintomas de cada estirpe se encontram presentes, juntamente com algumas áreas não infectadas em zonas diferentes da mesma pétala (Slogtern, sd).
Outras variedades podem não apresentar "full break", expressando sempre características de "self break" quando infectado por STBV, MTBV ou uma mistura dos dois (Slogtern, sd).
Como se sabe, a existência de parede celular nas células vegetais impõe uma série de problemas à entrada de vírus na célula, sendo muitas vezes apenas possível quando há uma quebra na integridade da parede da célula.
Em termos gerais, os vectores mais importantes na propagação e infecção de plantas são os insectos, mais concretamente, os afídeos que se alimentam da seiva destas (Lurin & Darnell, 1977, Wagner & Hewlett, 1999, Pelczan et al., 1993, Agrios, 1988).
Este é, sem dúvida, o meio de transmissão de vírus mais comum e economicamente mais importante, podendo não só trazer o vírus para uma cultura (infecção primária) como são responsáveis pela sua propagação (infecção secundária) (Agrios, 1988).
Morfologicamente a boca dos afídeos consiste num estilete fino capaz de penetrar e sugar a seiva das plantas (Agrios, 1988). Se isso acontecer numa planta infectada, não é necessário mais que alguns minutos para colectarem vírus e propagá-lo logo a seguir a uma planta saudável (Lurin & Darnell, 1977; Agrios, 1988).
O TBV pode ser transmitido por um número significativo de afídeos, dependendo da região cultivada. Entre eles os mais comuns são: Myzus persicae, Aphis gossypii, Aphis fabae (figura 11), Macrosiphum euphorbiae, Dysaphis tulipae (Anónimo, 1990; Luria & Darnell, 1977; Slogtern, sd; Brunt et al., 1996). No caso da espécie Myzus persicae, há um período óptimo de aquisição de 2-5 minutos para se tornar um vector eficaz de TBV e transmitir a outra tulipas (Slogtern, sd).
Figura 10 – penetração do estilete de um afídeo numa folha de tabaco ( Luria & Darnell, 1977).
Outro meio de transmissão mecânico é através de cortes feitos em plantas infectadas e não infectadas, onde uma usada par cortar uma planta infectada pode tornar-se o vector do próprio vírus, infectando outras plantas aquando de outros cortes (Anónimo, 1990, Brunt et al., 1996). Contudo, o TBV não é transmissível por contacto entre plantas, por semente ou pólen (Anónimo, 1990; Brunt et al., 1996).
Figura 11 - Aphis fabae (Gibbons, 1995)
A distribuição do vírus dentro da planta varia com o vírus, a planta a da sua translocação (Agrios, 1988). Podem produzir lesões locais na planta, que são consideradas como indicações da distribuição do vírus, ou sintomas sistemáticos (que podem estar restritos à zona do floema e células adjacentes, se o vírus for translocado deste modo), demonstrando que os vírus estão em toda a planta, ou seja, é uma infecção sistemática (Agrios, 1988). Os vírus que causam doenças do tipo mosaico (como é o caso do TBV) não estão geralmente limitados a nenhum tecido específico, apesar de poderem apresentar padrões de localização (Agrios, 1988). A distribuição sistemática do vírus do vírus pode envolver todas as células vivas do hospedeiro, apenas envolver células de tecidos particulares (como o meristema apical) ou deixando áreas de tecido livres (Agrios, 1988).
Os sintomas mais comuns causados por vírus nas plantas são a redução da taxa de crescimento, e os que se desenvolvem nas folhas, frutos e raízes, como manchas necróticas (Agrios, 1988). No entanto, existem vírus que não causam sintomas visíveis no hospedeiro (denominados de vírus latentes), outros que formam lesões necróticas locais, alguns podem não induzir sintomas temporariamente devido a condições ambientais (vírus dissimulados) (Agrios, 1988). Nas doenças que causam infecções sistemáticas, os sintomas mais conhecidos que produzem são em mosaico e manchas em anel (estes últimos caracterizados pelo aparecimento de anéis necróticos ou cloroticos) (Agrios, 1988). Os mosaicos são caracterizados por áreas verdes brilhante, amarelo e brancas interligadas com o verde normal das folhas ou frutos, ou áreas esbranquiçadas interligadas com áreas de cor normal de flores ou frutos (Agrios, 1988). Estes sintomas podem ser acompanhados de outros, noutras áreas da planta (Agrios, 1988).
Os sintomas aqui apresentados devem-se a mudanças fisiológicas no hospedeiro, sendo no caso de vírus de plantas normalmente devido a efeitos indirectos no metabolismo do hospedeiro e não tanto através de efeitos directos (como a presença de substâncias patogénicas) (Agrios, 1988). Estes efeitos são causados pela síntese de proteínas virais, algumas com substâncias activas e que podem interferir com o metabolismo normal do hospedeiro (Agrios, 1988). As viroses geralmente causam um decréscimo da fotossíntese através da diminuição de clorofila por folha e da sua eficiência e redução da área foliar por planta (Agrios, 1988). Também diminuem o crescimento pelo decréscimo da quantidade de hormonas que regulam o crescimento e, frequentemente, induzindo o aumento de substâncias que inibem o crescimento (Agrios, 1988). Verifica-se, normalmente, uma diminuição em azoto solúvel (uma vez que este e os compostos azotados são gastos para a síntese de proteínas virais) e, nas doenças em mosaico, há um decréscimo de carbohidratos nos tecidos das plantas (Agrios, 1988). A respiração das plantas é geralmente aumentada imediatamente após a infecção, podendo posteriormente permanecer assim, voltar aos níveis normais ou baixar, tornando-se mais fraca que nas plantas sãs, dependendo do tipo de vírus (Agrios, 1988). Pensa-se que são toleradas perturbações metabólicas, até certo nível, a partir daí começam a desenvolver-se os sintomas, uma vez que muitos sistemas funcionais das plantas são directa ou indirectamente afectados pelos vírus (Agrios, 1988). Efeitos dos vírus em compostos azotados, em reguladores de crescimento e em fenolicos, têm sido muitas vezes considerado causas imediatas para vários tipos de sintomas, uma vez que os dois estão relacionados com o crescimento e diferenciação da planta, e os produtos oxidados de fenolicos podem, por causa da sua toxicidade, ser responsáveis pelo desenvolvimento de certos tipos de sintomas necróticos (Agrios, 1988).
São plantas bolbosas, com um curto período de floração, normalmente primaveril, pertencentes à classe Liliopsida, família da Liliáceas, género Tulipa (Arias et al, 1993). É uma planta de constituição herbácea e vivaz, com folhas de cor verde, lanceoladas, sem pecíolo e muito carnudas (Arias et al, 1993). Tem flores solitárias, orientadas para cima e situadas no extremo do caule, com tépalas dispostas em forma de cálice e geralmente em número de seis, com uma gama variada de cores (Arias et al, 1993). O fruto é uma cápsula com três válvulas erectas e com sementes bastante planas (Arias et al, 1993). Dispõem de um bolbo que se caracteriza por ter as escamas mais exteriores secas, que recebem o nome de túnicas (Arias et al, 1993). As tulipas têm um ciclo de duas fases, uma vegetativa, na qual os bolbos crescem até chegar ao tamanho adequado para florescer, e outra reprodutiva, que inclui a indução floral, diferenciação das partes, alargamento do caule floral e floração (Arias et al, 1993).
Os sintomas provocados pelo TBV nas tulipas são mais notórios nas flores do que no resto da planta, sendo descrita uma variação na cor das tépalas causada por despigmentação local, intensificação e acumulação de pigmentos na camada epidérmica e ocorrendo após cor original da flor se desenvolver (Horst, 1990; http://plantpath.unl.edu). A maioria das flores brancas não sofrem alterações, apesar de algumas poderem mudar para rosa ou vermelho, as flores de cores escuras tornam-se mais escuras e as rosa e vermelhas brilhante são que sofrem a maior alteração na cor (Horst, 1990). Estes sintomas podem ser devidos a duas estirpes, que podem causar sintomas misturados, em que um reduz a cor da flor (STBV), que também retarda o crescimento, e o outro torna a cor mais intensa (MTBV), como já foi dito anteriormente, que tem pouca efeito no crescimento (Pirone, 1978). As plantas infectadas podem apresentar manchas com diferentes formas nas tépalas, que vai desde riscas a forma de chamas (http://plantpath.unl.edu). As folhas podem ou não apresentar uma cor mesclada ou cloroses e o tamanho e vigor das plantas é reduzido, pode também ocorrer redução do crescimento dos bolbos e dos rebentos (Pirone, 1978; http://plantpath.unl.edu). Os sintomas provocados pela infecção do TBV nas tulipas dependem da variedade da planta, da idade desta na altura da infecção e devido à proporção entre o STBV e MTBV (Horst, 1990; http://plantpath.unl.edu). As variedades de tulipas que apresentam floração dupla são mais susceptíveis ao TBV que as variedades de floração dupla (Pirone, 1978). Se a planta for fortemente infectada, as flores deformam e a planta morre de forma repentina (Arias et al, 1993).
A partir do séc. XVIII despertou uma febre na Holanda e nos países do Centro da Europa pelas tulipas (Arias et al, 1993). Desde essa altura até aos nossos dias, o cultiva e comércio de tulipas se encontra, principalmente na Holanda, sendo este país o principal exportador mundial de flores bolbosas, sendo estas liliáceas sem dúvida as mais exportadas (Arias et al, 1993). Como estes padrões eram muito raros na natureza, plantas e bolbos infectadas por TBV eram extremamente caros, no entanto não era possível prever qual o padrão encontrado na flor dos bolbos e as tulipas eram mais fracas em comparação com as normais (Ambruzs, s.d.). Actualmente não se vendem plantas com infecções virais mas sim plantas modificadas geneticamente, uma vez que estas não apresentam os problemas das infectadas e não aumentam a propagação da doença (Ambruzs, s.d.).
O controle deste vírus é muito importante para diminuir o perigo de infecção e, consequentemente, aumentar a qualidade das plantas, uma vez que este reduz tempo de vida de uma planta e a torna mais frágil.
O primeiro passo é estudar o ciclo de infecção. Este não é o mesmo que o ciclo de vida da planta nem o ciclo viral do parasita em questão, mas o resultado de ambos os ciclos funcionando simultaneamente (http://plantpath.unl.edu). Actualmente, compreender a forma como a interacção dos dois ciclos se dá torna-se essencial para que haja uma boa estratégia de controlo à saúde da planta (http://plantpath.unl.edu). Como ponto de partida é importante conhecer a planta, o seu fenótipo ou se é resistente a infecções virais, e também o local onde se vai plantar e a sua manutenção (http://plantpath.unl.edu). Segue-se a infecção, nesta altura é importante perceber que tipo de vírus é e as suas características únicas, bem como o seu modo de propagação (vector) (http://plantpath.unl.edu). A terceira parte do ciclo compreende toda a sintomatologia, a mudança fenotipica do hospedeiro, e finalmente a altura fora de época onde se deve tentar perceber como o vírus se mantém e em que forma o faz de época para época (http://plantpath.unl.edu).
Seguidamente deverá ser aplicada uma estratégia de combate ao vírus, quer ao nível da planta quer do vector. A nível do vector dever-se-á inicialmente conhecer a dinâmica deste, para se definir qual a melhor estratégia a tomar (Harris & Maramorosch, 1982). Poder-se-ia efectuar um controle biológico com predadores ou parasitas, um controle genético, por exemplo para tornar os machos estéreis, seria possível também utilizar-se feromonas e reguladores de crescimento, de modo a confundir o comportamento de reprodução e impedir que a praga chegue à idade adulta, ou um controle mecânico e físico, com insecticidas por exemplo (Elzinga, s. d.). Colocar óleo na superfície das plantas repele os afideos alados, pois estes respondem à luz reflectida, impede a transmissão de vírus por estes vectores pois preenche os espaços entre células epidérmicas (nos quais os afideos penetram os seus estiletes) e os seus compostos (lípidos de plantas, gordura de leite e silicone) e a sua viscosidade demonstram, respectivamente, actividades de antitransmissão e afecta a distribuição dos materiais nas folhas (Harris & Maramorosch, 1982). Na planta, poder-se-ia utilizar quimioterapia, usando substâncias químicas de plantas ou fungos, que interfiram ou inibam a infecção do vírus, como antibióticos e hormonas, sendo no entanto muito dispendioso (Harris & Maramorosch, 1982). Uma administração baseada numa óptima administração do tempo e espaço também é importante, alterando as condições da cultura, prevêem algumas quebras do vírus a nível regional, tornando as culturas menos susceptíveis à infecção viral durante os períodos activos do vector (Harris & Maramorosch, 1982). Um outro modo de controlo a ter em conta é a destruição de plantas infectadas, para não infectar outras (Harris & Maramorosch, 1982).
A nível internacional, o desenvolvimento de trocas induziu a um maior risco a nível mundial da propagação de vírus, vectores e hospedeiros que só se encontravam em zonas limitadas do mundo, aumentou o risco de pseudo-replicação e a acumulação de várias estirpes de vírus bem propagados em países com condições ecológicas ideais (Harris & Maramorosch, 1982). Os vírus que são transportados em sementes não são detectados facilmente pois as sementes normalmente não apresentam sintomas de contaminação (Harris & Maramorosch, 1982). Existem no entanto técnicas de controlo fronteiriço da saúde de sementes e plantas, descritas por Neergaard (1979), mas a implantação de tais medidas parece difícil, pois seria necessário melhor equipamento de detecção e redução nas trocas entre países, que escapam ao controle (Harris & Maramorosch, 1982).
O TBV é um vírus morfologicamente simples, com uma cadeia simples de RNA (+) linear, responsável pela fragmentação das cores das tulipas. A replicação deste vírus na célula interage com a produção de antocianinas, o que provoca os sintomas de fragmentação característicos desta infecção. Esta infecção é propagada principalmente através de afídeos, que servem de vector transportando os vírus entre culturas.
No entanto, com a realização deste trabalho verificamos que existem muitas lacunas no conhecimento deste vírus. O ciclo viral e os mecanismos pelos quais o vírus altera fenotipicamente a célula hospedeira continuam ainda por definir.
Este foi o grande entrave com que nos deparamos com a realização deste trabalho. A falta de informação especificamente sobre o TBV, não nos permitiu aprofundar o tema tanto quanto nós desejaríamos, mesmo recorrendo a todo o tipo de bibliografia.
- Agrios, G.N, 1988, Plant Pathology. 3ª edição. Academic Press, inc., U.K.. 803pp.
- Aleman-Verdagner, M.E., Goudou-Urbino, C., et al, Analysis of the sequence diversity of the P1, HC, P3, Nib and CP genomic regions of general yam mosaic Potyvirus isolates: implications for the intraspecies molecular diversity of Potyviruses, 1997, Journal of General Virology, 78, 1253-1264;
- Arias, S.B., Romo, D.C., Hernadez, J.A. & Benavente-Garcia, A.G., 1993. Gerbera, Lilium, Tulipan y Rosa. Ediciones Mundi-Prensa, España. 250pp.
- Atlas, R.M., 1997. Principles of Microbiology. 2ª edição, Wm.C.Brown Publishers, USA. 1298pp.
- Bustamante, P., Hull, R., Plant virus gene expressed strategies, 1998, Electronic Journal of Biotechnology, 1, 1-18;
- Elzinga, R.J., sd. Fundamentals of Entomology. 4ª edição. Prendice Hall, New Jersey. 475pp.
- Gibbons, B., 1995. Field Guide of Insects of Britain and Northern Europe. The Crowood Press, U.K.. 320pp.
- Goldbach, R., The recombinative nature of Potyviruses: implications for setting up true phylogenetic taxonomy, 1992, Archives of Virology, 5, 299-304;
- Harris, K.F. & Maramorosch, K., 1982. Pathogens, Vectors, and Plant Diseases – Approaches to Control. Academic Press, inc., USA. 310pp.
- Horst, R.K.,1990. Westcott's Plant Disease Handbook. Chapman & Hall, New York. 951pp.
- Luria, S.E. & Darnell, J.E., 1977. Virologia General. Ediciones Ómega, S.A., Spain. 422pp.
- Murphy, J.F., Rhoads, R.E., 1990. The VPg of tobacco etch virus RNA is the 49 kDa proteinase or the N-terminal 24 kDa part of the proteinase, 1990, Virology, 178, 285-288;
- Pelczan, M.J., Chan, E.C.S., Krieg, N.R., 1993. Microbiology: concepts and applications. MacGraw-Hill, inc., USA. 896pp.
- Pirone, P.P., 1978. Diseases & Pests of Ornamental Plants. 5ª edição. John Wiley & Sons, inc., USA. 566pp.
- Riechman, J.L., Cervera, M.T., Garcia, J.A., Processing of the plum pox virus polyprotein at the P3-6K1 junction is not required for virus viability, 1995, Journal of General Virology, 76, 951-956;
- Riechman, J.L., Lain, S., Garcia, J.A., review article : Highlights and prospects of potyvirus molecular biology, 1992, Journal of General Virology, 73, 1-16
- Smith, K.M., 1974. Plant Viruses. 5ª edição. Chapman and Hall Ltd., Great Britain. 211pp.
- Taíz, L. & Zeiger, E., 2002. Plant physiology. 3ª edição. Sinauer Associates, inc., Publishers, Massachussetts. 690pp.
- Verchot, J., Koonin, E.V., Carrington, J.C., The 35 kDa protein from the N-terminus of the potyviral polyprotein functions as a third virus-encoded proteinase, 1991, Virology, 185, 527-535;
- Wagner, E.K. & Hewlett, M.P., 1999. Basic virology. Blackwell science,inc., USA. 465pp.
- Webster, R., Granoff, A., Enciclopedia of Virology, Volume III, 1994, Academic Press, London;
- Ambruz, B., sd. Tiptoe Through the Broken tulips. Plant pathology, Iowa State University. Site: www.extension.iastate.edu
- Anónimo, 1990. Report on Plant Disease. RPD n.º634. Department of Crop Sciences, University of Illinois.
- Brunt, A.A., Crabtree, K. Dalwitz, R.J., Gibbs, A.J., Watson, L. & Zuncher, E.J. (eds) (1996 onwards).Plant viruses online: Descriptions and lists from the VIDE database. Site: http:biology-anu.edu.au/
- http://plantpath.unl.edu/peartree/homer/disease.skp/hort/bulbs/ TuBrkg.html
- Ohira, K., Namba, S., Miyagawa, M. Kusumi, T. & TTsuchizaki, T., 1994. Nucleotide sequence of the coat protein region of tulip breaking virus. Virus genes 8 (2), 165-167. in site: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db= nucleotide&list_uids=515942&dopt=GenBank&term=X63630&qty= 1&linkbar=jsmenu2
- Slogtern, D.M, sd. Tulip Breaking Virus. Boulb research center, Lisse, The Netherlands. Site: http://www3.res.bbsrc.ac.uk/
Gene NIB, sequência de nucleotides da proteína da cápside do TBV, sequenciado por Ohira et al. (1994).