Biotechnological approaches to virus and phytoplasma diseases in plants

Pflanzenviren und Phytoplasmen stellen weltweit ein wesentliches Hindernis für die Pflanzenproduktion dar. Biotechnologische und molekulare Methoden eröffnen neue Strategien zur deren Eindämmung. Die Forschung konzentriert sich auf Nutzpflanzen, während "Wildpflanzen" nur Aufmerksamkeit erhalten, wenn sie als mögliche alternative Wirte ein Reservoir von Inokulum für Nutzpflanzen darstellen. PCR, RT-PCR und ELISA sind gegenwärtig die wichtigsten Techniken, die bei der Identifizierung von Pathogenen und der Erforschung ihrer Interaktion mit der Pflanze eingesetzt werden. Hier wurden sie bei der Identifizierung von Pflanzenviren, Phytoplasmen und ihren Vektoren angewendet:1) Der Vektor für das Grapevine fanleaf virus, Xiphinema index, wurde erstmals in österreichischen Reben mit Hilfe der PCR unter Verwendung artspezifischer Primer identifiziert. 2) Im Zierpflanzenbau ergibt sich die Notwendigkeit eines effizienten Virenschutzes mit Alternativen zur Erkennung von Infektionen. Sorten einer österreichischen Sammlung von Canna indica wurden auf Viren untersucht. Neuentwickelte PCR-Primer führten zum ersten Nachweis vom Gelbfleckenvirus von Canna in Österreich. 3) Die Suche nach Phytoplasmen in einheimischen Pflanzen eines österreichischen Waldes mittels nested PCR und Sequenzierung des ribosomalen Gens 16S führte zur Entdeckung eines Phytoplasmas der ribosomalen Gruppe 16SrVI in Vaccinium myrtillus, von 16SrI-B in Rubus fruticosus und von 16SrXII-A in Rubus idaeus und Fagus sylvatica. 4) Die Kenntnis komplexer Interaktionen zwischen Pflanze und Virus auf molekularer Ebene ermöglichz neue Ansätze zur Pathogenabwehr. Eine Hefe-2-Hybrid-Untersuchung der Proteine p20, p22 und CP von Pineapple mealybug wilt associated virus 2 wurde nach dessen Identifizierung in Ananas aus Kuba angewandt. 5) Die Beteiligung Endogener Pararetroviraler Sequenzen (EPRVs) an einer pathogenen Wirkung auf Pflanzen bzw. an Resistenzen gegen Viren steht am Beginn der Erforschung. In der Tomate,Solanum lycopersicum, und der Wildart Solanum habrochaites wurde eine Familie von EPRVs entdeckt und auf molekularer Ebene charakterisiert. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit sind vor allem hinsichtlich einer Reduzierung der durch Viren und Phytoplasmen verursachten Krankheiten und deren Folgen vielversprechend.Plant viruses and phytoplasmas represent a constraint to crop production worldwide. Biotechnological and molecular tools are employed to face the challenges and have opened a new avenue for research and study different strategies to control their spread. PCR, RT-PCR and ELISA are currently the major tools employed for the identification of plant pathogens and the studies of plant-pathogen interactions. In this work different detection techniques were employed for detecting plant viruses, phytoplasmas and their vectors:1)The vector nematode Xiphinema index was identified for the first time in an Austrian vineyard by PCR species-specific primers. This assay opens advances for epidemiological studies in Austria and for the investigations on the mechanism of X. index-mediated GFLV transmission.2)The increasing importance of the ornamental industry, led to pursuit alternative ways to detect mixed virus infections. Since viruses are a widespread problem in Canna indica, cultivars of an Austrian collection were selected to access the viral status. New PCR primers allowed the first detection of Canna yellow mottle virus in Austria.3)Attempting to detect the degree of phytoplasma infections in an Austrian forest by nested PCR and sequencing on 16S ribosomal gene, the presence of a new phytoplasma belonging to ribosomal group 16SrVI in Vaccinium myrtillus was revealed. Phytoplasmas belonging to ribosomal group 16SrI-B in Rubus fruticosus and to the subgroup 16SrXII-A infecting Rubus idaeus and Fagus sylvatica were also identified.4)The understanding of the complex plant-virus-virus interactions at a molecular and cellular level opens an alternative defense, interfering with the interaction between, host and pathogen. The yeast two-hybrid assay of p20, p22 and CP proteins of Pineapple mealybug wilt associated virus 2 was applied after identification in Cuban pineapple fields.5)The potential contribution of endogenous pararetroviral sequences (EPRVs) to plant pathogenicity and virus resistance is beginning to be explored. EPRVs in cultivated tomato (Solanum lycopersicum L.) and a wild relative (Solanum habrochaites) was detected and characterized at the molecular and cellular level. The outcomes of this research might lead to a reduction of the losses caused by virus and phytoplasma diseases in plants using the significant advances in plant biotechnologysubmitted by Eduviges Glenda Borroto FernandezAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in dt. SpracheWien, Univ. für Bodenkultur, Diss.OeBB(VLID)193058