• المحاضرة الاولى / النقل بواسطة النواقل

    النقل بواسطة النواقل Transmission of viruses by vectors

    النواقل تلعب دورا مهما في نقل العديد من الامراض الفايروسية وذلك لان هذه النواقل تنشر المرض الفايروسي بصورة واسعة. من اهم النواقل الفيروسية:

    1-الحشرات.

    2-النيماتودا.

    3-الفطريات.

    4-الحلم.

    الإنتقال عن طريق الحشرات Transmission of viruses by insects

    تعتمد معظم الفيروسات النباتية على الحشرات وذلك لتواجد الاخيرة في الحقول باعداد كبيرة. الحشرات ذات الكفاءة العالية في نقل الفيروسات النباتية تكون في الغالب من الحشرات ذات الفم الثاقب الماص Piercing sucking mouthparts ), كما أن هناك القليل من الفيروسات تنتقل بواسطة الحشرات ذات أجزاء فم القارضة Bitingmouthparts.

    من الحشرات ذات الفم الثاقب الماص التي تنقل بعض الفايروسات هي حشرات المن Aphids - نطاطات الأوراق Leaf hoppers- الذباب الأبيض White flies- بق النبات Sap sucking bugs - الحشرات القشرية Scale insect و بق النبات Mealy bugs ومن الحشرات الخادشة والماصة حشرات التربس. أما الحشرات ذات أجزاء الفم القارض التي تنقل الفيروسات النباتية فأهمها الخنافس وقد تقوم الحشرات بنقل الفيروسات ميكانيكياً لتلوث أجزاء الفم عند التغذية على نبات مصاب أو أن الفيروس يدخل جسم الحشرة أو يتكاثر بداخلها.

    يقسم النقل بواسطة الحشرات الى ثلاثة اقسام:

    1-الفايروسات غير المستديمة (غير الباقية) Non-persistent plant viruses

    تقوم كثير من الحشرات بنقل الفايروس على اساس الطريقة غير المستديمة , حيث تكتسب الحشرة الفايروس خلال تغذيتها بفترة قصيرة جدا تقدر بعدة ثواني و عندها تصبح الحشرة ناقلة للفايروس الى النبات بفترة قصيرة.  من الاشياء الاساسية لهذه الطريقة هي:

    الحشرة تصبح قادرة على نقل الفايروس بعد التغذية على النبات المصاب حيث لا توجد فترة حضانة للفايروس.

    1-تجويع الحشرة ومن ثم تغذيتها على نبات مصاب بفايروس يزيد من كفاءة نقل ذلك الفايروس.

    2-الحشرة تفقد الفايروس بسرعة.

    سؤال.... لماذا تمتلك بعض الفايروسات القابلية بالنقل بواسطة بالحشرات؟

    هذا يعتمد على عدة عوامل منها:

    1-البروتين الذي يحدد نقل الفايروس بالحشرة. حيث يحتوي الفايروس الذي ينقل بالحشرة على بروتين محدد له القابلية بالارتباط ببروتين  محدد اخر موجود بالحشرة الناقلة. ففي الفايروسات و الحشرات التي لا تحتوي مثل تلك البروتينات لايحصل عملية نقل للفايروس.

    2-قد يرجع الى وجود  مكونات مساعدة Helper component مثلا وجود فايروسات اخرى مساعدة للفايروس على الانتقال فمثلا فايروس Potato acuba virus  لا ينتقل بواسطة الحشرات الا اذا كانت مصابة بــ Potato virus Y . كما تلعب بعض المواد المساعدة الموجودة في العصير النباتي المصاب دورا في النقل بواسطة الحشرات.

    2-الطريقة الشبة مستديمة Semi-persistence

    عدة فايروسات تنتقل بهذه الطريقة و تشابة الى حد ما طريقة انتقال الغير دائمي و توجد بعض الاختلافات و كما يأتي:

    1-الوقت اللازم لاخذ الفايروس اطول من الاولى.

    2-الوقت اللازم لتلقيح النبات اطول.

    3-التجويع لايزيد من كفاءة النقل.

    4-تفقد الحشرة الفايروس ما لم تستمر الحشرة بالتغذية على نباتات مصابة.

    3-الطريقة المستديمة Persistence

    1-الحشرة لا تزداد كفاءتها بعد التجويع.

    2-هناك فترة تغذية صغرى لاكتساب الفايروس تتراوح بين 10-60 دقيقة.

    3-طول فترة الحضانة لا تقل عن 12 ساعة و قسم منها 3 ايام حتى تصبح الحشرة قادرة على نقل الفايروس.

    4-الحشرة تبقى لفترة طويلة قادرة على نقل الفايروس.

    5-بعد عملية انسلاخ الحشرة ايضا تصبح الحشرة لها القابلية على نقل الفايروس اي انها لا تفقد الفايروس.

    في هذة الطريقة....

    ان النقل بالحشرات اما ان يكون بطريقة دورانية (circulative viruses) اي جسيمات الفايروس تذهب الى الجهاز الهضمي ثم الى المعدة ثم الى الدم ثم الى الغدد اللعابية و في هذه الحاله لايتكاثر الفايروس في جسم الحشرةواذا لم تتغذى باستمرار على نبات مصاب فأنها تفقد الفايروس اي انها لا تستمر بنقل الفايروس طيلة فترة حياتها.

    اما الطريقة الثانية هي التكاثرية... وفيها تكتسب الحشرة الفايروس و ينقل الى الجهاز الهضمي ثم الى المعدة ثم الدم و يتكاثر الفايروس بجسم الحشرة و تصبح الحشرة قادرة على النقل طيلة فترة حياتها.

    Schematic representation of an aphid showing the pathways taken by non-persistent (stylet-borne), semi-persistent (non-circulative) and persistent (circulative) viruses upon acquisition. In non-persistent transmission; the virus is acquired and transmitted in seconds. In semi-persistent transmission; plant fluids are sucked by the aphid stylet to get into the food canal that is the retention site for non-circulatively transmitted viruses and then released into the host plant during feeding (Pirone & Blanc, 1996; Ng & Falk, 2006). Black arrows indicate the passage of circulatively transmitted viruses through the alimentary canal (food canal, foregut, midgut and hindgut), haemocoel and accessory salivary gland of the aphid before exiting through the salivary canal (Chay et al., 1996).

    الإنتقال عن طريق النيماتودا

    تعتبر النيماتودا احد النواقل المهمة لبعض الفيروسات. اهم الاجناس التي تنقل الفايروسات هي:

    Xiphinema, Longidorus  and Trichodorus

    الصفة المميزة للنيماتودا التي تصيب النبات هو وجود الرمح Stylet . الفايروسات تقسم الى قسمين حسب نقلها بالنيماتودا:

    1-Nepovirus مثل فايروس الورقة المروحية على العنب Grape vine fan leaf virus الذي تنقلة النيماتودا Xiphinema index  و Xiphinema italica و فايروس Tobacco ring virus  الذي تنقلة Longidorus spp. .

    2-مجموعة Tobravirus مثل Tobacco rattle virus (TRV) الذي تنقلة النيماتودا Trichodorus spp..

    بعض الفايروسات التي تنتقل بواسطة الجنس Longidorus ممكن ان تبقى لمدة 12 اسبوع و بعضها يبقى لمدة سنة في الجنس Xiphinema في حين التي تنقل بواسطة Trichodorus تبقى لسنوات عديدة.

    الانتقال عن طريق الفطرياتTransmission of plant viruses by fungi

    في الفطريات الواطئة يكون النقل الفايروسات بواسطة  Zoospores  المتكون في الفطر الذي يصيب جذور نبات مصاب بالفايروس مثل الفطر   Olpidium brassica ينقل فايروس Tobacco necrosis virus و ينقل مرض اخر هو مرض تقزم التبغ Tobacco stunt virus  و ايضا في الخس ينقل فايروس تضخم العروق . الفطر Polymyxa graminis ينقل فايروس Wheat mosaic virus  في حين الفطر Synchytrium endobioticum  ينقل الفايروس Potato virus x (PVX).

    الانتقال  بواسطة الحلم Transmission of plant viruses by mites

    هناك مجموعة من الحلم و العناكب تعود لمجموعة Eriophydae تعرف بمقدرتها على نقل الفايروسات التي تسبب امراض للنباتات. هذه الناقلات لها خرطوم يستخدم للاختراق و التغذية.

    هناك بعض الفايروسات التي تنتقل بالحلم:

    1-فايروس موزائيك الحنطة المخطط Wheat streak mosaic virus ينقل بواسطة Aceria tulipa .

    2-فايروس موزائيك الحنطة المبقع Wheat spot mosaic virus  ينقل بواسطة Aceria tulipa .

    3-فايروس موزائيك التين Fig mosaic virus ينقل بواسطة الحلم A. ficus .

    4-فايروس موزائيك الخوخ Peach mosaic virus  ينقل بواسطة Eriophyes insidious

    التركيب البنائي للفايروسات

    كما اسلفنا سابقا بأن الجسيم الفايروسي يتكون من حامض نووي RNA or DNA  يحاط بغشاء يحاط بغشاء بروتيني يدعى بالكابسد و الذي يحمي المادة الوراثية للفايروس من فعل الانزيمات و المؤثرات الخارجية, و يحمل الكابسد الطبيعة الانتيجينية للفايروس و يحفز تكوين الاضداد عند حقنة في جسم الحيوان كما يحمل الكابسد مستقبلات خاصة مسئوله عن ادمصاص الفايروس على جدار خلية المضيف.

    في حين وظيفة الحامض النووي هي احداث العدوى دون الغشاء البروتيني او الكابسد, حيث يحمل الحامض النووي الجينات الوراثية المسئوله عن تكوين الحامض النووي و الكابسد عند استنساخ الفايروس.

    و يسمى الحامض النووي و الكابسد معا بالنيوكليوكابسد Nucleocapsid or Nucleoprotein .

    بناء الفايروس

    1-بناء حلزوني Helicodal:

    يوجد في الفايروسات العصوية مثل TMV و فيه يتم البناء بارتباط الوحدات البروتينية حول الحامض النووي و بالتالي يتحدد طول الجسيمة بطول الحامض. تتراوح اطوالها بين 480-2000 نانومتر و منها ما يكون على شكل عصيات صلدة تتراوح اطوالها بين 100-450 نانومتر.

    2-بناء مكعب او متعدد الاوجه Polyhydral:

    يوجد في الفايروسات الكروية مثل فايروس Tomato yellow mosaic virus (TYMV)  و هذا البناء يتكون من مجموعة وحدات بروتينية خماسية Pentons  و وحدات سداسية Hexons. في هذا البناء يبنى الغلاف البروتيني بعمزل عن الحامض النووي ثم يدخل الحامض النووي الى الغلاف الكامل ثم يغلف بواسطة بروتين اخر لذا نجد اكثر من بروتين في الفايروسات الكروية اي بروتين على الاقل ثم يكمل البناء و يصبح الفايروس كامل.

    3-البناء المركب:

    و ينطبق على الفايروسات البكتيرية المذنبة Urophage , حيث يكون الراس بناء متعدد الاوجه و يبنى بمعزل عن الذنب الذي يكون عبارة عن وحدات بروتينية تنتظم بشكل حلزوني . اما الالياف فأنها تبنى بشكل لولبي مستقل عن الرأس و الذنب ثم تأتي مرحلة ارتباط الاجزاء الثلاثة حث يرتبط الذنب بالراس ثم تأتي الالياف للارتباط بالذنب.

    التفاعل بين الفايروسات و الخلية

    توجد ثلاثة حالات للتفاعل  بين الفايروسات و الخلية:-

    1-التضاد Cross-protection or interference

    احد الفايروسات اذا وجد في الخلية يمنع الفايروس الاخر من التضاعف و هذه الحالة شائعة في السلالات و اكتشفت في TMV . الفايروسات المتقاربة يحصل بينها تضاد و منها فايروس Tobacco each virus (TEV) و فايروس PVY, حيث وجد ان خلط هذين الفايروسين معا و حقنهما لا يحدث تضاد لكن عند العدوى بأحدهما قبل يومين ثم العدوى بالفايروس الاخر يحدث تضاد و فسرت هذه الحاله على النحو الاتي:

    1-ارتباط الفايروس الاول على الموقع في الغشاء البلزمي يمنع ارتباط الفايروس الثاني.

    2-قد يحصل تحوير بالمستلم للفايروس في الثاني.

    3-التنافس على موقع التضاعف داخل الخلية كوجود فايروس في منطقة ما يمنع تضاعف الفايروس الثاني.

    4-التنافس على المواد التي يستعملها الفايروس في التضاعف.

    5-ان دخول الفايروس الاول يحفز الخلية على تصنيع مواد مثبطة للفايروس الثاني , و هذا اقرب للواقع.

    تستخدم هذه الظاهرة (التضاد) للتميز بين الفايروسات او السلالة  الفايروسية فمثلا اذا وجد سلالتين (A and B) من الفايروس TMV و للتميز بينهما تلقح النباتات بالسلالة A و بعد اسبوع نجري عدوى بالسلاله B فاذا ظهرت اعراض الاصابة بالسلالة B  فهذا يعني انه انه لايوجد تضاد , اي ان العزلتان A و B هما فايروسين. اما اذا لم تضهر اعراض السلالة  B اي حصول تضاد ....A و B سلاللتين لنفس الفايروس.

    2.التنشيط او التحفيز Synergy

    هو وجود فايروس يشجع فايروس اخر مثل TMV  و  CMV , اذا وجد ان تركيز CMV يزداد بمقدار 10 اضعاف تركيزه و يفسير ذلك الى ان TMV  حفز الخلايا على تصنيع مواد تساعد فايروس CMV على التضاعف او تكون تحورات في مواقع الارتباط تساعد CMV على الدخول و التضاعف.

    مثال: مرض التخطيط المزدوج على الطماطة يسببه الفايروس TMV  و PVX كل منهما على حده يسبب موزائيك خفيف  لكن معا يؤدي الى تلون الاوراق بلون احمر ثم ظهور التخطيط.

    3-التبادل الوراثي: و هي شائعة في فايروسات DNA  و اكتشفت في الفايروسات البكتيرية.

    موضوع 2