VIRUS MOSAIK TEMBAKAU: CIRI, STRUKTUR, REPLIKASI - BIOLOGI - 2026

The virus mozek tembakau yang ( TMV , daripada English Tobacco Mosaic Virus) adalah RNA virus tumbuhan yang menyebabkan kemunculan tompok coklat pada daun tumbuh-tumbuhan tembakau dan tanaman lain yang menarik ekonomi seperti tomato dan Solanaceae lain.

Namanya berasal dari corak bintik-bintik yang ditimbulkannya pada tanaman yang dijangkiti, yang digambarkan sebagai "mosaik". Ini adalah virus pertama yang dikenal pasti dan dijelaskan secara semula jadi, peristiwa yang berlaku antara akhir tahun 1800-an dan awal tahun 1900-an, iaitu lebih dari satu abad yang lalu.

Mikrograf elektron virus mosaik tembakau (Sumber: Tidak ada pengarang yang dapat dibaca oleh mesin. Chb dianggap (berdasarkan tuntutan hak cipta). / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Dianggarkan bahawa kerugian tembakau yang disebabkan oleh virus mosaik tembakau adalah sekitar 1%, kerana semakin banyak tanaman tahan ditanam. Walau bagaimanapun, tanaman lain seperti tomato, misalnya, mengalami kerugian lebih dari 20% kerana penyakit yang disebabkan oleh TMV.

Salah satu masalah agronomi utama yang berkaitan dengan virus ini ada kaitannya dengan fakta bahawa ia dapat hidup walaupun tanaman yang menjadi tuan rumahnya mati dan, di samping itu, ia menyokong suhu tinggi, sehingga penghapusannya dari tanaman atau dari kemudahan rumah hijau agak mencabar.

Walaupun begitu, virus mozek tembakau terbukti sangat berguna sebagai:

- Model simbolik dan didaktik untuk mendedahkan ciri-ciri penting yang menentukan virus

- Prototaip untuk menyiasat biologi tanaman inang parasit, terutama tembakau

- Alat untuk mengkaji interaksi patogen-host dan perdagangan sel

- Alat bioteknologi untuk menyatakan protein yang mempunyai kepentingan farmasi terhadap tembakau.

Penemuan

Sejak dikenal pasti, virus mosaik tembakau mempunyai peranan transendental dalam penubuhan bidang virologi, kerana virus ini pertama kali dikenal pasti dan dijelaskan dalam sejarah.

Semuanya bermula pada tahun 1879, ketika ahli kimia pertanian Jerman, Adolf Meyer mengabdikan diri untuk mempelajari beberapa penyakit yang mempengaruhi tembakau.

Saintis ini menunjukkan bahawa penyakit yang menyebabkan munculnya bintik-bintik pada daun tembakau dapat ditularkan dari tanaman yang berpenyakit ke yang sehat, hanya dengan menggosok daun yang terakhir dengan ekstrak yang pertama.

Meyer menyebutnya sebagai "penyakit mosaik tembakau" dan pada mulanya menyarankan bahawa agen etiologi (yang menghasilkannya) berasal dari bakteria, walaupun dia tidak dapat mengasingkannya atau mengusahakannya secara eksperimen secara in vitro.

Struktur virus mosaik tembakau. 1) RNA helai tunggal, 2) Capsomer atau protomer, subunit protein CP capsid, dan 3) Struktur kapsid (Sumber: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/ 3.0) melalui Wikimedia Commons)

Penemuan virus pertama

Kredit untuk penemuan zarah virus diberikan kepada Dmitry Ivanovsky, seorang ahli mikrobiologi Rusia yang menyiasat penyakit mosaik tembakau antara tahun 1887 dan 1890, dan mendapati bahawa agen penyebab penyakit ini sangat kecil sehingga dapat melewati liang kecil penapis porselin, di mana bakteria tidak dapat menular.

Dengan peristiwa ini, Ivanovsky menetapkan bahawa penyakit ini disebabkan oleh "virus yang dapat disaring", mengambil istilah "virus" dari kata Latin untuk "racun."

Karya-karya Ivanovsky kemudian disahkan, pada tahun 1895, oleh orang Belanda Willem Beijerinck, yang menunjukkan penularan virus secara bersiri (dari tumbuhan ke tanaman) menggunakan getah yang disaring dari tanaman yang berpenyakit.

Karya Beijerinck juga membuktikan bahawa ia bukan sekadar racun kimia, melainkan agen hidup yang mampu meniru diri sendiri.

Antara tahun 1927 dan 1931 dua saintis dari Boyce Thompson Institute di Philadelphia, Vinson dan Petri, memusatkan virus dengan pemendakan menggunakan kaedah yang digunakan untuk pemurnian protein.

Kemudian, pada tahun 1935, Stanley membersihkan virus dan berjaya mengkristal zarah-zarah berbentuk jarum yang sangat aktif dan berjangkit, menandakan peristiwa yang belum pernah terjadi sebelumnya di mana entiti "hidup" dapat terjadi dalam keadaan kristal.

Bertahun-tahun kemudian, dengan kerjasama dan hasil kerja banyak saintis, ditentukan bahawa virus mozek tembakau adalah virus RNA band tunggal, dengan penampilan atau morfologi filamen.

ciri-ciri

- Ini adalah virus RNA band tunggal yang virion atau zarah virus berbentuk batang

- Genomnya, serta kebanyakan virus, dilindungi oleh lapisan protein

- Ia tergolong dalam keluarga Virgaviridae dan genus Tobamovirus

- Ia menjangkiti tanaman tembakau dan juga beberapa tanaman yang berkaitan, terutama penutup malam (kentang, tomato, terung, dll.), Menambah lebih daripada 200 kemungkinan tuan rumah

- Ia sangat stabil dan boleh bertahan di permukaan yang berbeza untuk jangka masa yang panjang

- Pada tanaman yang dijangkiti, virus ini terkumpul dalam jumlah yang sangat tinggi

- Gejala yang ditimbulkannya pada tanaman berpenyakit dapat dilihat dan mudah dikenali

Struktur

Virus mosaik tembakau, seperti yang telah disebutkan, adalah virus RNA single-stranded (single-stranded) yang zarah-zarah virus berbentuk batang.

Skema umum struktur virus mosaik tembakau, TMV (Sumber: TMV_Structure.png: Graham Colm Talk Pengunggah asal adalah GrahamColm di Wikipedia Bahasa Inggeris. Karya derivatif: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)

Penutup protein

Struktur ciri setiap zarah virus diberikan oleh lapisan protein yang dibentuk oleh heliks subunit kanan protein yang dikenali sebagai "protein pelapis".

Sampul ini mempunyai kira-kira 2.130 subunit protein, yang diterjemahkan menjadi zarah virus dengan ukuran purata 300 nm panjang, diameter 18 nm, dan pusat berongga 2 nm dalam radius, di mana genom menempati radius dekat dengan 4 nm.

Paparan atas lapisan protein TMV (Sumber: Pengarang pemendapan: Stubbs, G., Pattanayek, R., Namba, K.; Pengarang visualisasi: Pengguna: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0) melalui Wikimedia Commons)

Genom

Genomik RNA terjepit di antara putaran heliks berturut-turut yang membentuk sampul, menggabungkan tiga nukleotida ke setiap subunit protein dan dengan itu tetap dilindungi sepenuhnya dalam protein.

Genom ini panjangnya 6,395 nukleotida dan mempunyai "tudung" 7-metil-guanosin terbalik yang melekat pada hujungnya 5 'melalui ikatan trifosfat.

Maklumat yang dikodkan dalam genom TMV sesuai dengan 4 gen yang menyandikan 4 produk yang berbeza:

- Dua protein yang berkaitan dengan replikasi, satu dari 126 kDa dan yang lain dari 183 kDa, diterjemahkan secara langsung dari virus RNA

- Protein pergerakan (MP, dari English Movement Protein) dan protein struktur atau lapisan (CP, dari English Coat Protein), yang diterjemahkan dari "subgenomik" RNA

Jangkitan TMV yang berjaya melibatkan kerjasama keempat-empat produk pelbagai fungsi ini dengan banyak komponen sel tumbuhan inang, terutama membran sel dan sitoskeleton.

Replikasi

Untuk memahami mekanisme replikasi TMV, perlu memahami beberapa aspek jangkitan dengan virus ini.

Jangkitan awal

TMV hanya memasuki tanaman melalui luka mekanikal yang sementara "membuka" membran plasma atau menyebabkan kejadian pinositosis.

Jangkitan boleh berlaku dari luka yang disebabkan oleh pengendalian dengan tangan yang dijangkiti dan melalui alat pemangkasan yang dijangkiti, dll., Tetapi jarang ditularkan oleh serangga.

Setelah berada di sitosol, zarah virus membongkar dan melepaskan RNA genomnya, yang diakui oleh sel sebagai RNA sendiri dan diterjemahkan oleh enzim sitosolik khusus untuk tujuan ini.

“Tudung” metil guanosin dari RNA genomik TMV sangat penting untuk proses ini, kerana ia berjaya “memintas” sistem “pengawasan” sel dan mempromosikan interaksinya dengan komponen selular yang lain.

Bilangan zarah virus yang terkumpul meningkat dengan cepat dan ini dapat meninggalkan sel yang dijangkiti dan menjangkiti sel-sel tetangga lain melalui plasmodesmata, yang merupakan "saluran" yang menghubungkan sitosol sel dengan sel yang mengelilinginya.

Akhirnya, zarah-zarah virus mencapai sistem translokasi tumbuhan, iaitu xilem dan floem, sehingga tersebar ke seluruh kilang.

Bagaimana proses replikasi?

Virus mosaik tembakau menggunakan genomnya sebagai templat untuk mensintesis helai pelengkap negatif yang berfungsi sebagai templat untuk sintesis sebilangan besar helai positif.

Templat ini juga digunakan untuk sintesis RNA utusan "subgenomik" yang berisi bingkai bacaan terbuka untuk protein MP dan CP.

Dua protein yang berkaitan dengan replikasi yang dikodekan dalam RNA genomik TMV mempunyai domain metil transferase, helikase, dan RNA polimerase yang bergantung pada RNA.

Replikasi nampaknya terjadi di kompleks yang berkaitan dengan membran retikulum endoplasma yang mengandungi protein ini, protein pergerakan (MP), RNA virus, dan protein inang tumbuhan lain.

Gejala

Gejala virus mosaik tembakau sangat berbeza dari satu spesies tumbuhan ke spesies yang lain. Dengan kata lain, mereka sangat bergantung pada jenis tanaman inang dan, lebih jauh lagi, pada strain virus, "latar belakang" genetik tumbuhan dan keadaan persekitaran di mana ia dijumpai.

Foto daun tanaman tembakau yang dijangkiti TMV (Sumber: RJ Reynolds Tobacco Company Slide Set / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Gejala biasanya muncul sekitar 10 hari selepas jangkitan awal dan ini adalah:

- Penampilan bintik-bintik coklat atau kekuningan dengan matron seperti mosaik pada bilah daun

- Nekrosis

- Pertumbuhan yang terbantut

- Keriting daun

- Menguning tisu

- Hasil rendah dalam pengeluaran buah dan juga penampilan buah yang rosak dan cacat

- Kelewatan pematangan buah

- Warna buah tidak seragam (terutama pada tomato)

Rujukan

1. Butler, PJG (1999). Pemasangan sendiri virus mosaik tembakau: peranan agregat perantaraan dalam menghasilkan kekhususan dan kepantasan. Transaksi Falsafah Persatuan Diraja London. Siri B: Sains Biologi, 354 (1383), 537-550.
2. Liu, C., & Nelson, RS (2013). Biologi sel replikasi dan pergerakan virus mosaik Tembakau. Sempadan dalam sains tumbuhan, 4, 12.
3. Mphuthi, P. (2017). Gejala, penularan dan pengurusan Virus Mosaik Tembakau. Mingguan Petani, 2017 (17014), 60-61.
4. Rifkind, D., & Freeman, G. (2005). Penemuan pemenang Hadiah Nobel dalam penyakit berjangkit. Elsevier.
5. Scholthof, KBG (2000). Pelajaran dalam patologi tumbuhan: virus mosaik tembakau. Instr Kesihatan Kesihatan Tumbuhan.
6. Scholthof, KBG (2004). Virus mosaik tembakau: sistem model untuk biologi tumbuhan. Annu. Pendeta Phytopathol., 42, 13-34.