The virus epidemic on legumes 2016 – an effect of climate change?

Im Jahr 2016 kam es deutschlandweit zu einem Auftreten von Viruserkrankungen an Leguminosen mit teilweise erheb­lichen Schäden. Im gesamten Bundesgebiet wurde das Nanovirus Pea necrotic yellow dwarf virus (PNYDV) nachgewiesen, erstmals auch an Ackerbohnen, Linsen und Wicken. Bislang war die Verbreitung des Virus auf Gemüseerbsen in wenigen Befallsgebieten beschränkt. Da PNYDV und andere Leguminosen befallende Pflanzenviren hauptsächlich durch Blattläuse übertragen werden, ist mit milderen Wintern in Deutschland infolge des Klimawandels und der damit einhergehenden längeren Flugperiode und anholozyklischen Überwinterung von Blattläusen zukünftig mit einem vermehrten Auftreten von Viren an Leguminosen zu rechnen.In 2016, a country-wide virus outbreak was observed on legumes in Germany. Severe yield losses were reported in some cases. For the very first time, Pea necrotic yellow dwarf virus (PNYDV), a nanovirus, was not only found nationwide on peas in Germany but also infected faba beans, lentils and vetch. PNYDV was so far only found in few geographic regions of Germany. PNYDV as well as other legume-infecting viruses are mainly aphid-borne. It is expected that climate change will lead to milder winters in Germany therefore aphid flight periods will be extended. Furthermore, more aphids can overwinter as adults thus potentially enhancing virus incidences on legumes

Organic Cultivation of Green Peas

The leaflet addresses organic farmers who are cultivating green peas. The first article is about crop management from growing to harvesting. Afterwards, an overview about pests, diseases and biological pest control is provided, followed by a specific description of viruses and strategies to reduce nanoviruses. The last topics are aphid attacks and biological aphid control

nanoVIR: Neue Viruserkrankungen in Erbsen und Ackerbohnen: Status quo-Analyse und Handlungsempfehlungen

Das Projekt war mit Untersuchungen zum wirtschaftlichen Status der neuen Viruserkrankung PNYDV (Pea necrotic yellow dwarf virus) in Erbsen (Pisum sativum L.) und Ackerbohnen (Vicia faba L.) befasst. An drei Standorten der Projektpartner Universität Kassel-FÖP, JKI Braunschweig und TI-OL Trenthorst wurden ferndiagnostische Verfahren zur Früherkennung und Schadenserfassung auf Praxisflächen und im Parzellenversuch erprobt. Bei Ackerbohnen wurden die Reflektionsmuster einzelner infizierter Pflanzen im Vergleich zu unsymptomatischen Kontrollpflanzen vermessen. Erstere waren entweder im Gewächshaus mittels virus-infizierter Erbsenblattläuse (Acyrthosiphon pisum) entweder PNYDV-, PEMV- (Pea enation mosaic virus), bzw. mischinfiziert, oder aus dem Kern natürlicher Infektionsnester. Hyper- und multispektrale Bildauswertungen früh PNYDV-infizierter Ackerbohnen ergaben gegenüber der Kontrolle Reflektionsunterschiede im sichtbaren und insbesondere im Nahinfrarotbereich. Erste Vegetationsindex-Berechnungen, wie GNDVI, ließen sich mit Ernteverlusten auf Praxisflächen schwach, aber signifikant korrelieren. Die Ergebnislage aller analogen Versuche zur fernoptischen Symptomerfassung mit Erbsen war insgesamt weniger konsistent. Das Gelbschalen-Monitoring zur Vektor-Phänologie und PNYDV-Virusfracht ergab für die in 5 Untergruppen eingeteilten Fänge von Erbsen-, Wicken- (Megoura viciae), Pfirischblattlaus (Myzus persicae), Aphis-sp.-Gruppe, und Sonstige, in allen Gruppen PNYDV-Nachweise, bis auf M. viciae, jedoch mit erheblichen Schwankungen und ohne erkennbares Muster. Die Punktinfektions-Methode lieferte reproduzierbare Primärinfektionen in Ackerbohnen und teilweise auch in Erbsen. Beide Ackerbohnensorten ’Fuego’ und ’GL-Sunrise’ erwiesen sich als PNYDV und PEMV anfällig. Aber nur bei ’Fuego’ ließ sich nach 7 Wochen sekundäre PNYDV-Ausbreitung auf Nachbarpflanzen bestätigen, während die sekundäre Ausbreitung bei ’GL-Sunrise’ gänzlich fehlte, was auf mögliche epidemiologische Sortenunterschiede bezüglich PNYDV hinweist. Im Gegensatz dazu, trat PEMV-Sekundärverbreitung bei beiden Sorten, sowohl rein- als auch mischinfiziert, auf. Insgesamt führten PNYDV-Einflüsse in Rein- und Mischinfektion zu signifikant geminderter Bildung intakter Wurzelknöllchen und geringerer Ertragsbildung in allen Gewächshaus- und Feldexperimenten sowie den on-farm Erhebungen in Ackerbohnen 2018. Alle genannten Aspekte sind weiter Untersuchungsgegenstand einer Projektverlängerung in 2019 und finden innerhalb des BÖLN (12OE012, 12OE035) statt

The role of the Cucumber mosaic virus 2b protein in viral movement and symptom induction

The Cucumber mosaic virus (CMV) 2b protein is a counter-defense factor and symptom determinant. Conserved domains in the 2b protein sequence were mutated in the 2b gene of strain Fny-CMV. The effects of these mutations were assessed by infection of Nicotiana tabacum, N. benthamiana, and Arabidopsis thaliana (ecotype Col-0) with mutant viruses and by expression of mutant 2b transgenes in A. thaliana. We confirmed that two nuclear localization signals were required for symptom induction and found that the N-terminal domain was essential for symptom induction. The C-terminal domain and two serine residues within a putative phosphorylation domain modulated symptom severity. Further infection studies were conducted using Fny-CMVΔ2b, a mutant that cannot express the 2b protein and that induces no symptoms in N. tabacum, N. benthamiana, or A. thaliana ecotype Col-0. Surprisingly, in plants of A. thaliana ecotype C24, Fny-CMVΔ2b induced severe symptoms similar to those induced by the wild-type virus. However, C24 plants infected with the mutant virus recovered from disease while those infected with the wild-type virus did not. Expression of 2b transgenes from either Fny-CMV or from LS-CMV (a mild strain) in Col-0 plants enhanced systemic movement of Fny-CMVΔ2b and permitted symptom induction by Fny-CMVΔ2b. Taken together, the results indicate that the 2b protein itself is an important symptom determinant in certain hosts. However, they also suggest that the protein may somehow synergize symptom induction by other CMV-encoded factors

On-farm Untersuchungen zum Nanovirus PNYDV (Pea necrotic yellow dwarf virus) an Ackerbohne (Vicia faba)

Pea necrotic yellow dwarf virus (PNYDV) ist ein neuer Nanovirus in Mitteleurope, der verschiedene Leguminosen befällt und persistent durch Blattläuse übertragen wird. In dieser on-farm Studie untersuchten wir sechs Ackerbohnen-Felder mit PNYDV-symptomatischen Nestern mittels multispektraler Drohnen-Aufnahmen, die mit ground-truth Pflanzenwachstumsparametern korreliert werden. Symptomatische Pflanzen zeigten einen signifikanten Rückgang der Sprosslänge, oberirdische Trockenmasse, Hülsenzahl sowie Anzahl und Trockenmasse N-fixierender Wurzelknöllchen. Im Gegensatz zu gesunden Pflanzen hatten symptomatische Pflanzen keine rosa oder rot gefärbten Knöllcheninhalte, stattdessen höhere Anteile zerfallender und inaktiver Knöllchen. Verschiedene Indices der multispektralen Aufnahmen zeigten einen deutlichen Unterschied in der spekteralen Information von symptomatischem Infektionsherd gegenüber der umgebenden Referenz

Diagnosis of quarantine organisms at the JKI in the National Reference Laboratory for organisms harmful to plants

Dem JKI wurde im April 2019 durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) die Funktion des nationalen Referenzlaboratoriums (NRL) für Schadorganismen der Pflanzen zugewiesen. Mit dieser Funktion des NRL für Deutschland sind bestimmte Zuständigkeiten und Aufgaben verbunden, die in der EU-Verordnung 2017/625 (EU, 2017) geregelt sind. Dazu gehören auch Referenzuntersuchungen bzw. die Diag­nose von Quarantäneschadorganismen (QSO). Das NRL stellt eine übergeordnete Einheit innerhalb des JKI dar. Durch insgesamt 14 Prüflabore der JKI-Institute für Pflanzenschutz in Ackerbau und Grünland (A), nationale und internationale Angelegenheiten der Pflanzengesundheit (AG), Epidemiologie und Pathogendiagnostik (EP), Pflanzenschutz in Gartenbau und Forst (GF), Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau (OW) wird die Referenzfunktion bei der Diagnose zu verschiedensten (Quarantäne)-Schadorganismen der Pathogengruppen Bakterien, Insekten, Nematoden, Pilze (einschließlich Oomyceten), Phytoplasmen und Viren wahrgenommen.In April 2019, the JKI was officially designated as the Natio­nal Reference Laboratory (NRL) for organisms harmful to plants by the Federal Ministry of Food and Agri­culture (BMEL). This function as NRL for Germany is associated with certain responsibilities and tasks, which are specified in the EU Regulation 2017/625 (EU, 2017). This also includes reference tests and the diagnosis of quarantine pests, respectively. The NRL represents a super­ordinate unit inside JKI. A total of 14 test laboratories from different JKI institutes, namely for Plant Protection in Field Crops and Grassland (A), for National and International Plant Health (AG), for Epidemiology and Pathogen Diagnostics (EP), Plant Protection in Horti­culture and Forests (GF), and for Plant Protection in Fruit Crops and Viticulture (OW) are in charge to carry out a reference function in the diagnosis of (quarantine) pests in the pathogen groups of bacteria, fungi (including oomycetes), insects, nematodes, phytoplasma und viruses

Test performance studies of detection tests of Pospiviroids on Solanaceae (PospiTest)

<p>Slide of the Euphresco project 2016-A-206 'Test performance studies of detection tests of Pospiviroids on Solanaceae (PospiTest)'</p

Comparative study on three viral enrichment approaches based on RNA extraction for plant virus/viroid detection using high-throughput sequencing.

High-throughput sequencing (HTS) has become increasingly popular as virus diagnostic tool. It has been used to detect and identify plant viruses and viroids in different types of matrices and tissues. A viral sequence enrichment method prior to HTS is required to increase the viral reads in the generated data to ease the bioinformatic analysis of generated sequences. In this study, we compared the sensitivity of three viral enrichment approaches, i.e. double stranded RNA (dsRNA), ribosomal RNA depleted total RNA (ribo-depleted totRNA) and small RNA (sRNA) for plant virus/viroid detection, followed by sequencing on MiSeq and NextSeq Illumina platforms. The three viral enrichment approaches used here enabled the detection of all viruses/viroid used in this study. When the data was normalised, the recovered viral/viroid nucleotides and depths were depending on the viral genome and the enrichment method used. Both dsRNA and ribo-depleted totRNA approaches detected a divergent strain of Wuhan aphid virus 2 that was not expected in this sample. Additionally, Vicia cryptic virus was detected in the data of dsRNA and sRNA approaches only. The results suggest that dsRNA enrichment has the highest potential to detect and identify plant viruses and viroids. The dsRNA approach used here detected all viruses/viroid, consumed less time, was lower in cost, and required less starting material. Therefore, this approach appears to be suitable for diagnostics laboratories

Novel targets for engineering Physostegia chlorotic mottle and tomato brown rugose fruit virus-resistant tomatoes: in silico prediction of tomato microRNA targets

Background Physostegia chlorotic mottle virus (PhCMoV; genus: Alphanucleorhabdovirus, family: Rhabdoviridae) and tomato brown rugose fruit virus (ToBRFV; genus: Tobamovirus, family: Virgaviridae) are newly emerging plant viruses that have a dramatic effect on tomato production. Among various known virus-control strategies, RNAi-mediated defence has shown the potential to protect plants against various pathogens including viral infections. Micro(mi)RNAs play a major role in RNAi-mediated defence. Methods Using in silico analyses, we investigated the possibility of tomato-encoded miRNAs (TomiRNA) to target PhCMoV and ToBRFV genomes using five different algorithms, i.e., miRanda, RNAhybrid, RNA22, Tapirhybrid and psRNATarget. Results The results revealed that 14 loci on PhCMoV and 10 loci on ToBRFV can be targeted by the TomiRNAs based on the prediction of at least three algorithms. Interestingly, one TomiRNA, miR6026, can target open reading frames from both viruses, i.e., the phosphoprotein encoding gene of PhCMoV, and the two replicase components of ToBRFV. There are currently no commercially available PhCMoV- or ToBRFV-resistant tomato varieties, therefore the predicted data provide useful information for the development of PhCMoV- and ToBFRV-resistant tomato plants