Introdução a Virologia Vegetal

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Introdução a Virologia Vegetal
Os vírus e viróide são os mais 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): o primeiro experimento realizado com a finalidade de transmitir o agente causal da doença chamada de mosaico, em plantas de fumo.
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 te então conhecidas.
1898- Beijerink (Holanda) repetiu esse exp. 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.
Critérios empregados:
- Sua natureza infecciosa
- Natureza submicroscópica
- Impossibilidade de ser cultivado in vitro.
Portanto: doenças causadas por Micoplasma, espiroplasma e mesmo algumas bactérias (raquitismo da soqueira em cana-de-açúcar) foram confundidas com vírus.
- Primeiras décadas do sec XX- descobriram que os vírus poderiam ser transmitidos por insetos e o uso de plantas indicadoras e os métodos bioquímicos e fisioquímicos no seu estudo.
Smith (1931) - utilizou insetos vetores e pls indicadoras – infecção mista em batata.
Beale (1928) – detectou um antígeno específico em PL de fumo infectadas com o vírus do mosaico.
Gratia (1933) – descobriu que pls 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- período em que foram descritas muitas viroses, tendo os estudos dado ênfase ao fato dos vírus atravessarem filtros capazes de reter bact., motivo pelo qual chamados de vírus filtráveis. Natureza desconhecida
1935-1956- o 1º vírus isolado em 1935 e demonstrou ser uma ribonucleoproteína em 1936.
Numerosos vírus foram isolados e 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 (possível ver o efeito do vírus no tecido).
1970- 1980- desenv. Da 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- predominou o desenvolvimento De métodos que permitiram o seq. De nucleotídeos do RNA genômico.
A possibilidade de produzir RNA infeccioso a partir de cópias do DNA complementar ao genoma permitiu que a manipulação dos genes pudesse ser aplicada nesses estudos. 
As técnicas moleculares tem permitido não somente o conhecimento do genoma mas também o desenvolvimento. De técnicas de diagnose + sensíveis e a possibilidade de se construir plantas transgênicas Resistentes a fitovirus.
Definição: 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 mec. 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 cel. hospedeiro por uma camada dupla de lipoproteína.
Enfim ele é capaz de infectar e se multiplicar, de modo bastante eficiente, nas plantas hospedeiras, causando doenças que, às vezes, são bastante severas e podem provocar perdas consideráveis.
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
- >ria dos vírus de plantas 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 capsídeo se combinam para formarem o capsômero. Essa subunidade é repetida em arranjos variáveis ao redor do ácido nucléico para protegê-lo.
A >ria dos fitovírus não possui envelope. 
- 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:
- isomótrica, baciliforma, alongada, rígida, alongada flexível.
Componentes nas partículas virais: ácido nucléico e proteínas, água, poliaminas, lipídeos e íons metálicos.
Multiplicação e Translocação dos vírus nas plantas: mecanismos gerais.
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 >ria 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.
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 apresenta 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)).
- 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.Variegação: ausência de cor em parte dos tecidos de folhas, flores ou frutos.
Mosqueado: trata-se de uma variegação difusa em tecidos foliares
Manchas de diferentes formas: circulares, anelares e irregulares, alongadas ou não.
Clorose generalizada ou localizada em partes específicas da folha
Avermelhamento
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.
b) Fisiológicos: causam redução da translocação, acúmulo de carboidratos e, consequentemente, 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.
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) ou aumentar em número (hiperplasia) e diminuir (hipotrofia) ou 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 á replicação do vírus n célula
EX: Viroplasmas: corpos X em células infectadas com o vírus do mosaico do fumo, ou tobacco mosaic vírus – TMV.
Sintomas apresentados por hospedeiras resistentes
Dois tipos:
a) 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;
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 freqüentemente 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, v´rus 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.
- 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 lata 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, desbrota, etc.
b.3) Métodos associados à colheita: importantes emplantas 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. 
Insetos: 
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.
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 á 37oC por várias semanas tornam livre do PLRV.
b) Cultura de meristema
c) Obtenção de clones nucleares 
EX: clones nucleares de citrus
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;
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.
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