VIROSES FITOPATOGÊNICAS

- Os vírus e viróide: simples em termos de composição e estrutura. - Primeira notícia: quadros de pintores europeus retratavam plantas de tulipa com sintomas de variegação que foram identificadas causadas por vírus. Clusius -Holanda em 1576 e 1643 – descobriu que essa variegação podia ser transmitida por enxertia. - Plantas de Abutilon striatum importado para a Europa em 1868 com sintomas de variegação (Vírus do mosaico do abutilon)

- Morren da Bélgica e Lemoine de França (1869): descobriram que essa variegação podia ser também transmitida por enxertia. - Adolf Eduard Mayer (Holanda 1882-1886): consegui reproduzir a doença numa planta sadia por meio de transmissão artificial – aplicação do suco de plantas doentes com pequenos tubos capilares de vidro. Conclui: essa doença era causada não por um desequilíbrio nutricional, mas sim por um agente infeccioso, possivelmente um tipo de enzima solúvel.

- 1892 - Ivanosvski (Rússia): conseguiu a transmissão do agente causador do mosaico do fumo do suco de plantas passado através de filtros de porcelana capazes de reter as bactérias até então conhecidas. - 1898 - Beijerink (Holanda): repetiu esse experimento. Concluindo que esse era o menor agente capaz de causar doenças em plantas e lhe deu o nome de “Contagium vivum fluidum”. - 1904- Baur: demonstrou que o agente causal da variegação do Abutilon podia ser transmitido por enxertia, mas não por inoculação mecânica. (vírus filtráveis)

A palavra vírus era também empregada para qualquer tipo de líquido venenoso ou de natureza infecciosa. 1900-1935- foram descobertas outras doenças de natureza infecciosa (Micoplasma, espiroplasma e mesmo algumas bactérias (raquitismo da soqueira em cana-de-açúcar) que foram confundidas com vírus). Critérios empregados: - Sua natureza infecciosa. - Natureza submicroscópica. - Impossibilidade de ser cultivado “in vitro”.

- Primeiras décadas do sec XX- transmitidos por insetos, uso de plantas indicadoras, métodos bioquímicos e fisioquímicos no seu estudo. Smith (1931) - utilizou insetos vetores e plantas indicadoras – infecção mista em batata. Beale (1928) – detectou um antígeno específico em planta de fumo infectadas com o vírus do mosaico.

Gratia (1933) – descobriu que plantas infectadas com vírus diferentes continham antígenos específicos diferentes. Stanley (1939)- Obtenção de partícula viral. Bawden et al, (1936)- determinação dos componentes da partícula viral como sendo de natureza nucleoproteíca. 1939- Invenção do Microscópio eletrônico.

Matthews (1992)- definiu os estudo em 5 fases: 1890-1935- descritas muitas viroses, tendo os estudos dado ênfase ao fato dos vírus atravessarem filtros capazes de reter bactérias: natureza desconhecida 1935-1956- o 1º vírus isolado em 1935 e demonstrou ser uma ribonucleoproteína em 1936. Natureza físicas e químicas estudada. Todos eram constituídos de RNA e proteína.

1956- demonstrado que o RNA sozinho era suficiente para causar infecção. 1956- 1970- descobertos vírus de RNA com genoma multipartido e fitovírus com DNA de fita dupla.

Principal avanço: Uso de Microscopia Eletrônica. 1970- 1980- cristalografia de alta resolução, empregando raios X, permitiu o conhecimento da estrutura tridimensional da capa protéica. Desenvolvimento do sistema de cultura de protoplastos “in vitro”- permitiu o conhecimento do modo como o vírus se replica nas células.

A tradução ‘in vitro’ permitiu o começo do entendimento das estratégias da replicação viral. 1980-1990- desenvolvimento de métodos que permitiram o sequenciamento de nucleotídeos do RNA genômico.

Matthews (1992)- é um conjunto que contém uma ou mais moléculas de ácido nucléico, normalmente envolto por uma capa protetora de proteína ou lipoproteína, que é capaz de promover a sua própria replicação somente em células hospedeiras específicas.

Dentro dessas células: - A replicação é dependente do mecanismo celular de síntese de proteínas. - É derivada do “pool” de componentes básicos necessários, não de fissão binária. - É localizado em sítios que não são separados do conteúdo da célula do hospedeiro por uma camada dupla de lipoproteína.

Características Gerais e Especiais - possuem composição e estrutura bastante semelhante. - são numerosos e mais de 94% das espécies conhecidas não tem envelope e possuem como ácido nucléico o RNA. - só são capazes de infectar plantas e invertebrados (alguns insetos vetores). - só penetra na célula por ferimentos (parede celulósica impermeável aos vírus).

Tipos de vírus e sua integração com a planta hospedeira - Maioria tem como ácido nucléico o RNA de fita simples. Existem alguns de RNA de fita dupla, DNA de fita simples e também DNA de fita dupla.

O ácido nucléico é encapsulado dentro de uma capa protéica (capsídeo). Os capsídeos se combinam para formarem o capsômero. Ácido nucléico Capsídeo Capsômero

Essa subunidade é repetida em arranjos variáveis ao redor do ácido nucléico para protegê-lo. A maioria dos fitovírus não possui envelope.

Funções dos Componentes da partícula viral Ácido nucléico: carrega as informações genéticas Capa protéica: envolve e protege o ácido nucléico, transporte do vírus, patogenicidade,

- Famílias Rhabidoviridae e Buniaviridae - possuem envelope lipoprotéica envolvendo o capsídeo (pelpos- formado por subunidades denominadas peplômeros). Uma partícula “madura”, completa é denominada de vírion.

Morfologia da partícula viral E diferente para cada grupo/gênero de vírus: - isométrica, baciliforma, alongada, rígida, alongada flexível.

Nomenclatura e Ortografia • ICTV (International Comittee on Taxonomy of Viruses) : • Inglês com o nome do hospedeiro, sintoma típico, localidade onde o vírus foi isolado a primeira vez e o termo virus.

• Gênero: • Tobamovirus (Tobacco mosaic virus) • Espécies: • Tobaccomosaic virus (TMV) • Mosaico do fumo

Componentes nas partículas virais: ácido nucléico e proteínas, água, poliaminas, lipídeos e íons metálicos. Multiplicação e Translocação dos vírus nas plantas: Para se estabelecer na planta: tem que entrar na célula através de ferimento.

Célula: precisa estabelecer uma interação inicial vírus-célula  perda da capa protéica (ácido nucléico seja introduzido)  replicação a partir da mensagem genética que são envolvidas na síntese de proteínas e ácidos nucléicos.

Sintomas - Nem todos os vírus causam sintomas nas plantas. - A maioria das infecções viróticas é sistêmica e persiste na planta por toda a vida. - Tem um ciclo de hospedeiras que pode ser mais amplo ou mais restrito, dependendo do tipo e da estirpe do vírus.

Podem causar dois tipos de sintomas ou infecção: LOCALIZADA E SISTÊMICA • Sintomas localizados: São lesões cloróticas e necróticas nos pontos de penetração; • Sintomas sistêmicos: Afetam a planta em vários aspectos de sua morfologia e fisiologia;

• Ex. mosaico, mosqueado, distorção foliar, mancha anelar, amarelecimento, superbrotamento e nanismo – como conseqüência destes sintomas ocorre a queda de produção.

1) Alterações apresentadas por hospedeiras suscetíveis. - Planta: varia de acordo com a espécie da planta e com a idade que essa foi infectada. Plantas mais jovens: são mais suscetíveis e apresentam sintomas mais severos.

Plantas infectadas após a metade de seu ciclo vegetativo: podem não apresentar perdas significativas e os sintomas variam com o tipo e estirpe de vírus.

Plantas geralmente apresentam 3 tipos de sintomas: a) Morfológicos ou externos: mais comuns são amarelecimento ou clorose, morte dos tecidos e mudanças na forma de crescimento das plantas (superbrotamento, enfezamento ou nanismo, retardamento do crescimento e subdesenvolvimento de órgãos (folhas, flores e frutos e alteração na coloração.

Mosaico: é o sintoma mais comum em plantas infectadas com vírus, se caracteriza pelo aparecimento de cores verde-normais entremeadas com cores verde-escuras ou com cores verde-claras ou amarelas, variando de um amarelo pálido até amarelo dourado. Mosaico das nervuras e o mosaico internerval.

Mosaico causado pelo Cucumber mosaic virus (CMV).

Variegação: ausência de cor em parte dos tecidos de folhas, flores ou frutos.

Mosqueado: trata-se de uma variegação difusa em tecidos foliares. Sintomas de mosqueado e ondulação da borda da folha de pimenteira causado pelo PYMV

Manchas de diferentes formas: circulares, anelares e irregulares, alongadas ou não. Clorose generalizada ou localizada em partes específicas da folha

ORSV – Odontoglossum Ringspot Virus (syn. TMV-O) Identificado primeiramente em Odontoglossum grande, causando lesões circulares nas folhas

Manchas de diferentes formas anelares

Avermelhamento Virose do intumescimento dos ramos - avermelhamento da folha em cultivar tinta Grapevine leafroll-associated virus, GLRaV

Bronzeamento

Virescência: aparecimento de clorofila em órgãos normalmente aclorofilados.

Sintomas necróticos: streak ou riscas, stripe ou listras, manchas concêntricas e lesões circulares. Necrose do topo, necrose de nervuras. Estrias cloróticas e necrose causada pelo Banana streak virus (BSV).

b) Fisiológicos: causam redução da translocação, acúmulo de carboidratos e inibição da fotossíntese, diminuição do conteúdo de clorofila e aumento da respiração. EX: O peso de folhas infectadas com o vírus do nanismo da cevada aumenta consideravelmente e esse aumento parece ser ligado ao acúmulo de amido e de açúcares, como frutose, glicose, sacarose, etc.

EX: A diminuição da área foliar, geralmente causada pelo enfezamento da planta, aliada a sua descoloração, provoca uma diminuição natural da atividade fotossintética (devido ao acúmulo de carboidrato nos tecidos)

c) Histológicos - As células podem diminuir (hipoplasia) - Aumentar em número (hiperplasia) - Diminuir em tamanho (hipotrofia) - Aumentar em tamanho (hipertrofia) - Podem morrer ou mostrar diversos tipos de alterações em suas organelas.

EX: malformação dos tilacóides de cloroplatos infectados com o vírus do mosaico-dourado do feijoeiro. EX: Vesículas marginais em cloroplastos infectados com Tymovírus e as modificações, observadas em mitocôndrias infectadas com Tobacco ratlle vírus.

Algumas células infectadas apresentam inclusões que estão ausentes em células sadias EX: Inclusões em forma de catavento (Potyvírus)

Corpos de inclusão: estão ligado `a replicação do vírus na célula EX: Viroplasmas: corpos X em células infectadas com o vírus do mosaico do fumo, ou Tobacco mosaic vírus – TMV. TMV

Sintomas apresentados por hospedeiras resistentes Dois tipos: Extrema hipersensibilidade: a multiplicação do vírus é limitada às células inicialmente infectadas porque o vírus não consegue se translocar de uma célula para outra. - Nenhum tipo de alteração pode ser observada a olho nu.

b) Hipersensibilidade: a infecção é limitada pela resposta da hospedeira nas células vizinhas à que foi inicialmente infectada, geralmente dando origem a uma lesão necrótica local que impede o movimento sistêmico do vírus.

Processos relacionados com a indução da doença 1) Mudança na atividade dos hormônios de crescimento provocada pela diminuição ou aumento da síntese, translocação e efetividade desses hormônios, redução na capacidade de fixação de C e redução do número e superfície das folhas – podendo levar ao enfezamento da planta;

2) crescimento irregular das 2 superfícies da folha, levando a uma curvatura para baixo, provavelmente devido a uma excessiva produção de etileno, logo pós o início da infecção- levando a epinastia e abscisão foliar; Vírus do Mosaico do Tabaco

3) Aparecimento de tumores, comuns na família reovirdae- não se sabe como isso ocorre; 4) Aparecimento do padrão de mosaico: não se sabe se isso ocorre pela ausência de vírus ou pela presença de estirpes defectivas.

Fatores que influenciam o curso da infecção e doença: - idade e o genótipo da planta - fatores ambientais: luz, temperatura, nutrição, época do ano, interação com outros agentes ou com o vírus.

Mecanismos de transmissão de Vírus em Planta Transmissão: é a passagem do vírus de uma planta infectada para outra planta sadia. Perpetuação de material infectado: é a passagem de material infectado de uma geração clonal para outra, por meio de métodos de multiplicação vegetativa.

a) Naturais: ocorrem mais frequentemente e sem a intervenção do homem e poderiam ocorrer considerando-se o estado selvagem da planta na natureza;

a.1) Sementes EX: (Vírus do mosaico comum da alface (Lettuce mosaic virus- LMV), vírus do mosaico comum do feijoeiro (Common bean Virus- CBMV), vírus do mosaico comum da soja (Soybean mosaic vírus- SMV) ou pólen.

a.2) Por meio da união de tecidos (raro): a enxertia de duas raízes de árvores vizinhas diferentes que se unem durante seu desenvolvimento e permitem assim a passagem do vírus de uma planta para outra. EX: transmissão de soroses dos citrus por enxertia de raízes.

a.3) Transmissão mecânica natural: ocorre por meio de atrito entre duas plantas vizinhas, provocado pelo vento, no caso de ser uma planta infectada ao lado de outra sadia. a.4) Através de vetores: Vetores aéreos: são responsáveis pela transmissão da maioria dos vírus na natureza.

EX: Vírus do nanismo do arroz (Rice dwarf vírus- RDV) x cigarrinha (Inazuma dorsalis e Nephotettix cinctceps). EX: Vírus do mosaico do pepino (Cucumber mosaic virus – CMV) x pulgão (Aphis gossypii). As relações entre vetores e vírus envolvem diferentes formas de transmissão.

Myzus persicae / Cowpea severe mosaic virus (CPSMV)-Abóbora não circulativa

- Transmissão não-persistente: ocorre através da contaminação do aparelho bucal e é considerada um processo mecânico. A aquisição do vírus em uma planta infectada e a inoculação numa planta sadia é bastante rápidas (segundos), geralmente realizadas durante a picada de prova.

O inseto torna-se infectivo imediatamente após sua alimentação em plantas portadoras de vírus, não havendo período de incubação ou latência no vetor; o agente transmissor perde rapidamente a capacidade infectiva; o vetor deixa de ser infectivo quando sofre ecdise;

Os vírus não-persistentes são, de modo geral, facilmente transmissíveis por inoculação mecânica; o jejum, antes do período de aquisição, aumenta a eficiência da transmissão. Os tecidos superficiais da planta hospedeiras: epiderme e parênquima.

Transmissão semi-persistente: o vírus não circula no vetor. Este, porém pode transmitir o vírus por períodos relativamente longos, como 3 a 4 dias. Após a aquisição do vírus pelo inseto,pode ocorrer de imediato a sua transmissão, não havendo necessidade de um período de incubação, de modo geral.

- Os vírus estão presentes no floema, implicando em picada de prova mais demorada e o alcance de tecidos mais profundos, o vetor perde sua capacidade infectiva quando passa por ecdise; a especificidade vírus-vetor é maior, neste caso, quando comparada com a transmissão não-persistente, o jejum antes do período de aquisição não aumenta a eficiência da transmissão.

- Transmissão persistente: ocorre uma alta especificidade na relação vírus-vetor. O período de aquisição do vírus pelo inseto é relativamente longo (minutos a horas). Uma vez adquirido o vírus, o inseto torna-se infectivo por, no mínimo uma semana.

Em alguns casos o inseto atua como transmissor durante toda a sua vida, o vetor necessita de um período de incubação de, pelo menos, 12 horas para iniciar a transmissão do vírus; a infectividade não é perdida mesmo quando o inseto passa por várias ecdises; o jejum antes da aquisição não aumenta a eficiência de transmissão.

Vírus circulativos: o vírus adquirido pelo vetor passa através das paredes do trato intestinal e vai para a hemolinfa, sendo levado para a glândula salivar, onde promove a contaminação da saliva, assim quando o inseto se alimenta numa planta sadia, o vírus é transmitido via saliva contaminada.

Vírus propagativo: o vírus é replicado pelo vetor, que passa a transmiti-lo durante toda sua vida, em alguns casos o inseto transmite o vírus também á sua progênie, através dos ovos (Transmissão transovariana). Estão associados ao floema. Raramente transmitidos por inoculação mecânica através da seiva.

b) Artificiais: quase sempre resultam da intervenção do homem e, geralmente, como resultado dos métodos utilizados para a multiplicação, cultivo e colheita de certas culturas;

b.1) Métodos associados ao plantio e a mutiplicação. EX: corte de tubérculo de batata x PVX Toletes de cana-de-açúca x Mosaico comum da cana de açúcar Mudas de fumo e tomate podem ser contaminadas pelo TMV. b.2) Métodos associados aos tratos culturas: desbaste, poda, repicagem, amarração, etc.

b.3) Métodos associados à colheita: importantes em plantas perenes e semi-perene ou em plantas nas quais se faz mais de uma colheita durante o ciclo vegetativo. EX: flores (orquídeas), furtas (maçãs, peras, etc) e verduras (abobrinha, tomate,etc.)

c) Experimentais: são métodos usualmente empregados na investigação de uma certa doença ou patógeno. c.1) Transmissão mecânica c.2) Enxertia c.3) Transmissão através do vetor.

Manejo Medidas preventivas: considera-se o tipo de disseminação: semente, propagação vegetativa, vetores. 1)Exclusão: visa o impedimento da entrada do vírus numa área que esteja isenta do vírus a)Emprego de material propagativo livre de vírus EX: PLRV e LMV

b) Manutenção de estoques vegetativos livres de vírus EX: Vírus da Sorose (não possuem vetor na natureza- só são disseminados via borbulha infectada.

2) Remoção de fontes de infecção Hospedeiras vivas para o vírus e para o vetor. Hospedeiras selvagens perenes; Hospedeiras selvagens não perenes, mas que transmitem o vírus pelas sementes; Hospedeiras selvagens escalonadas (sobreposição de ciclo vegetativo: início de um com o final do anterior);

Plantas ornamentais perenes; Outras culturas (Ex: batata e jiló); Soca de cultura anterior; Culturas bianuais EX: beterraba atinge a maturidade por ocasião da emergência das plantas no plantio posterior.

Manipulação e Direcionamento das Práticas Agriculturais 1) Quebra de um ciclo de infecção: deve-se retardar o plantio para esperar eliminação das plantas da cultura anterior ou realizar um controle rigoroso dos vetores na cultura que está no final do ciclo para impedir a sua migração para a cultura mais nova.

2) Mudança da época de plantio EX: São Paulo, nos meses de dezembro a fevereiro, que são quentes e chuvosos, observa-se uma maior incidência do vírus do vira-cabeça-do-tomateiro em alface.

3) Espaçamento da cultura Podem ser eficiente por que: a)A relação entre a população do vetor disponível e o número de plantas reduzida, havendo maior chance de que muitas plantas escapem infecção; b) O espaçamento mais fechado pode levar a um microclima desfavorável ao vetor, reduzindo a transmissão dentro da plantação;

c) A melhor cobertura do terreno pode reduzir a descida dos pulgões e de outros vetores; d) A maior densidade pode levar a certa competição entre as mudas novas, aumentando a sua resistência de campo. EX: incidência de plantas de amendoim infectadas com Groundnut rosette virus diminuiu consideravelmente com o aumento da densidade de plantio.

e) Plantio de grandes áreas f) Isolamento do campo: A porcentagem de plantas doentes na lavoura diminui com a distância entre esta e a fonte de inóculo. g) Colheita precoce EX: batata semente

h)Erradicação das plantas doentes ou “roguing” tomar a precaução de coletar as plantas arrancadas, imediatamente, em um saco e depois eliminá-las longe da plantação.

Proteção da População de Plantas 1) Controle do vetor: conhecer a interação vírus-vetor Vetores aéreos (inseto) e de solo (fungos e nematóides) a) Controle dos vetores aéreos: controle químico- impede a disseminação dentro do campo e fora do campo. Fora para dentro do campo: se o vetor chegar ao campo trazendo o vírus, o inseticida terá pouco valor.

b) Controle de vetores de solo: Nematóide: controle eficiente, porém anti-econômico e a desvantagem de deixar resíduos químicos no solo. Nematicidas: fumigantes (1,3-D (1,3 Dicloropropano), Brometo de metila, EDB (dibrometo de etileno) e DBCP (1,2-dibromo 3-cloropropano)) e não fumigantes (aldicarbe, oxamyl, plenamiphose e quintozone). Fungos: não é muito estudado.

2) Emprego de variedades resistentes ( ao vírus ou o vetor)ou tolerantes. 3) Proteção pelo uso de estirpes fracas: pré-imunização. Consiste na proteção de uma planta pela inoculação de uma estirpe fraca do vírus. Após a invasão sistêmica da planta pela estirpe fraca, a estirpe forte não consegue infectá-la.

Medidas Curativas Só podem ser aplicadas em plantas individuais e só se justificam para plantas propagadas vegetativamente. a)Termoterapia: é a manutenção da planta inteira ou uma de suas partes (tubérculos, bulbos, etc) tanto tempo quanto possível numa faixa de temperatura entre 35oC a 40oC. EX: Batata à 37oC por várias semanas tornam livre do PLRV.

b) Cultura de meristema c) Obtenção de clones nucleares EX: clones nucleares de citrus (regeneração a partir do tecido nucelar em citros )

Classificação e Taxonomia de Vírus •Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV) (1966) •Um sistema universal para a classificação dos vírus e uma taxonomia uniforme, foi discutido e proposto. •A exploração de novos nichos e o aumento da sensibilidade e especificidade nas técnicas de detecção têm expandido a lista de novos vírus.

•ICTV reconhece cerca de 3000 espécies, 71 famílias, 11 subfamílias e 175 gêneros. •Base de dados para pesquisadores – ICTVdB desde 1991. Ordem (com sufixo -virales); Família (sufixo -viridae); Subfamília (sufixo -virinae) Gênero (sufixo -virus) Espécie (por ex. Tobacco mosaic virus)

Os critérios taxonômicos mais importantes para diferenciação entre as Ordens, Famílias e Gêneros, são: -Tipo e organização do genoma viral; - Estratégia da replicação viral; - Estrutura do virion.

As características para diferenciação entre espécies de vírus, são: Relação entre a sequência do genoma; Hospedeiro; Tropismo celular (significa a propensão que um vírus tem em infectar determinado tipo de célula ou tecido em especial);

Patogenicidade e citopatologia; Modo de transmissão; Propriedades fisico-químicas dos vírions; Propriedade antigênica das proteínas virais.

Vírus que infectam as plantas Vírus de DNA: dsDNA (RT) – Caulimovirus e Badnavirus ssDNA- Geminividae – Subgrupo I, II e III - Geminivirus

Vírus de RNA: dsRNA: Reoviridae, Phytoreovirus, Fojivirus, Oryzarius, Partitiviridae, Alphacryptovirus, Betacryptovirus. ssRNA (-): Rhabdoviridae, Cytorhabdovirus, Nucleorhabdovirus, Bunyaviridae, Tospovirus e Tenulvirus.

Vírus de RNA: ssRNA (+): Sequiviridae, Tombusviridae, Dianthovirus, Luteovirus, Machiomovirus, Marativirus, Necrovirus, Sobemovirus, Tymovirus, Bromoviridae, Cucumovirus, Bromovirus, Ilarvirus, Alfamovirus, Comoviridae, tobamovirus, Tobravirus, Hordelvirus, Furovirus, Potexvirus, capillovirus, trichovirus, carlav´rus, Potyviriade, Closterovirus.

Viróides - menores agentes infecciosos conhecidos - compostos somente de RNA simples (circular) - sem capa protéica - sem genes codificando enzimas - total dependência do hospedeiro

- localizados no núcleo: interferência direta com a regulação gênica - possível origem: riborganismos exemplo: agente da doença cadang-cadang (coqueiro)

Príons (proteinaceous infectious particles) - somente proteínas (?) ou AN não detectado (?) - localizam-se nas céluas do SNC (crônica) - incubação longa (anos) - alta resistência a UV e calor