Resistance responses blocking systemic movement of Potato virus A in potato

Peruna kestää A-virusta estämällä sen leviämistä Peruna on maissin ohella maailman kolmanneksi tärkein ravintokasvi vehnän ja riisin jälkeen. Perunaa lisätään kasvullisesti mukuloita istuttamalla, jolloin virukset siirtyvät sairaiden siemenmukuloiden välityksellä kasvukaudesta toiseen. Virustauteja voi torjua ainoastaan terveen siemenperunan ja kestävien lajikkeiden avulla. Kestävyys perustuu usein siihen, että kasvi estää viruksen leviämisen tartuntakohdasta välttyäkseen virustaudilta. Tässä työssä tutkittiin kolmea perunan A-viruksen (PVA) liikkumista estävää kestävyysmekanismia perunassa. Lisäksi työn kokeelliseen osaan oleellisesti kuuluvaa virustartutusta varten kehitettiin uusi paranneltu versio geenipyssystä. Tämä itse rakennettu laite optimoitiin PVA:n tartuttamiseen mahdollisimman helposti ja pienin käyttökustannuksin. Tutkimuksen kohteena olleessa perunan risteytysjälkeläistössä oli PVA:ta kestäviä kasveja (ryhmä nnr), jotka estivät viruksen liikkumisen aiheuttamatta oireita tartutuskohdassa, sekä kasveja, joissa PVA aiheutti kuolioläikkinä näkyvän yliherkkyysvasteen (ryhmä HR). Molemmissa kestävyystyypeissä virus pystyi monistumaan ja leviämään solusta soluun paikallisesti, mutta liikkuminen muihin kasvinosiin nilan kautta estyi. Ryhmän nnr kasveissa PVA-tartunta ei aiheuttanut tilastollisesti merkitsevää muutosta useimpien geenien ilmenemiseen tartuntakohdassa. Ainoastaan geeniperhe, joka ilmentää tiettyä proteinaasi-inhibiittoria (PI), reagoi PVA:han 24 tuntia tartutuksesta. Kun tämän PVA:han reagoivan geeniperheen jäsenet hiljennettiin nnr- perunalinjoissa, ne muuttuivat alttiiksi PVA:lle ja virus levisi tartuntakohdasta muihin kasvinosiin. Tulos osoittaa, että PI on viruskestävyystekijä. Lisäksi muut tutkimuksessa saadut tulokset tukevat mahdollisuutta, että PI estää PVA:n P1-proteinaasin toimintaa. HR-linjoissa todettiin erilaisiin puolustusvasteisiin liittyvien PR-geenien aktivoitumista PVA-tartunnan seurauksena, mutta myös ilman sitä kasvien kasvettua mullassa noin neljä viikkoa. Sen sijaan solukkoviljelyssä tai vasta kaksi viikkoa mullassa kasvaneissa kasveissa vastaavaa ei vielä todettu. Tulos viittaa siihen, että HR-perunat reagoivat herkemmin ympäristöön ja/tai kasvin kehitysasteeseen laukaisten puolustusvasteita, jotka saattavat parantaa kestävyyttä taudinaiheuttajia vastaan. Kolmas tutkittu kestävyystyyppi havaittiin Pito-perunalajikkeessa. Se muistutti nnr-kestävyyttä siten, että myös siinä viruksen liikkuminen nilassa muihin kasvinosiin estyi. PVA:n todettiin pysähtyvän vasta lehtiruodin tyvelle muodostuvaan irtoamisvyöhykkeeseen, mitä havainnollistettiin käyttämällä muunnettua PVA-rotua, joka tuotti UV-valossa fluoresoivaa vihreää valoa. Tulos viittaa siihen, että virus ei pääse kulkemaan vyöhykkeeseen kuuluvan suojaavan kerroksen läpi, jollei sillä ole pääsyä nilaan. Tällainen kestävyys on tarpeen, jotta virus ei voi korvata nilakuljetusta solusta soluun leviämisellä. Tulokset tuovat uusia näkökulmia kasvien viruskestävyyteen ja auttavat selittämään viruksen nilakuljetuksen estymistä sekä solusta soluun leviämisen pysähtymistä kestävissä kasveissa.