VIRUS KHẢM THUỐC LÁ: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO, NHÂN LÊN - SINH HỌC - 2026

Các virus của khảm của hít ( TMV , của tiếng Anh Tobacco Mosaic Virus) là một RNA vi rút nhà máy gây ra sự xuất hiện của đốm nâu trên lá của cây thuốc lá hít và các cây trồng khác quan tâm kinh tế như cà chua và Solanaceae khác.

Tên của nó bắt nguồn từ kiểu đốm mà nó gây ra trên cây bị nhiễm bệnh, được mô tả là "khảm". Đây là loại virus đầu tiên được xác định và mô tả trong tự nhiên, các sự kiện diễn ra từ cuối những năm 1800 đến đầu những năm 1900, tức là hơn một thế kỷ trước.

Ảnh hiển vi điện tử của vi rút khảm thuốc lá (Nguồn: Không có tác giả đọc được bằng máy. Chb giả định (dựa trên khiếu nại về bản quyền). / Miền công cộng, qua Wikimedia Commons)

Người ta ước tính rằng thiệt hại do vi rút khảm thuốc lá gây ra là khoảng 1%, vì ngày càng nhiều cây kháng thuốc đang được trồng. Tuy nhiên, các loại cây trồng khác như cà chua chẳng hạn, bị thiệt hại hơn 20% do dịch bệnh do TMV gây ra.

Một trong những vấn đề nông học chính liên quan đến vi rút này liên quan đến thực tế là nó có thể sống ngay cả khi cây ký chủ nó chết và, ngoài ra, nó hỗ trợ nhiệt độ cao, để loại bỏ nó khỏi cây trồng hoặc từ các cơ sở của một nhà kính là khá khó khăn.

Tuy nhiên, virus khảm thuốc lá đã được chứng minh là rất hữu ích như:

- Mô hình biểu tượng và giáo huấn để chỉ ra các đặc điểm cơ bản xác định virus

- Mẫu khảo sát đặc điểm sinh học ký sinh các cây ký sinh đặc biệt là cây thuốc lá

- Công cụ nghiên cứu tương tác giữa mầm bệnh và vật chủ và buôn bán tế bào

- Công cụ công nghệ sinh học để biểu hiện các protein dược phẩm quan tâm trong thuốc lá.

Khám phá

Kể từ khi được xác định, vi rút khảm thuốc lá đã đóng một vai trò quan trọng trong việc thiết lập lĩnh vực vi rút học, vì nó là vi rút đầu tiên được xác định và mô tả trong lịch sử.

Mọi chuyện bắt đầu vào năm 1879, khi nhà hóa học nông nghiệp người Đức Adolf Meyer dành hết tâm sức để nghiên cứu một số bệnh ảnh hưởng đến thuốc lá.

Nhà khoa học này đã chứng minh rằng một loại bệnh gây ra sự xuất hiện của các đốm trên lá thuốc lá có thể được truyền từ cây bệnh sang cây khỏe mạnh, chỉ bằng cách chà xát lá của cây sau với dịch chiết của cây trước.

Meyer gọi đây là "bệnh khảm của thuốc lá" và ban đầu cho rằng tác nhân gây bệnh (tác nhân tạo ra nó) có nguồn gốc vi khuẩn, mặc dù ông không thể phân lập nó hoặc nuôi cấy nó bằng thực nghiệm trong ống nghiệm.

Cấu trúc của virut khảm thuốc lá. 1) RNA sợi đơn, 2) Capsomer hoặc protomer, tiểu đơn vị của protein CP capsid và 3) Cấu trúc Capsid (Nguồn: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/ 3.0) qua Wikimedia Commons)

Phát hiện ra vi rút đầu tiên

Công lao cho việc phát hiện ra các hạt virus thuộc về Dmitry Ivanovsky, một nhà vi sinh vật học người Nga, người đã điều tra bệnh khảm thuốc lá từ năm 1887 đến năm 1890, phát hiện ra rằng tác nhân gây bệnh rất nhỏ nên nó có thể đi qua các lỗ nhỏ. của một bộ lọc sứ, nơi vi khuẩn không thể đi qua.

Với sự kiện này, Ivanovsky xác định rằng căn bệnh này là do một loại “vi rút có thể lọc được”, ông lấy thuật ngữ “vi rút” từ tiếng Latinh có nghĩa là “chất độc”.

Các công trình của Ivanovsky sau đó đã được xác nhận vào năm 1895 bởi Willem Beijerinck, người Hà Lan, người đã chứng minh sự lây truyền hàng loạt của vi rút (từ cây này sang cây khác) bằng cách sử dụng nhựa cây bị bệnh đã được lọc.

Công trình của Beijerinck cũng chứng minh rằng nó không chỉ đơn giản là một chất độc hóa học, mà còn là một tác nhân sống có khả năng tự tái tạo.

Từ năm 1927 đến năm 1931, hai nhà khoa học từ Viện Boyce Thompson ở Philadelphia, Vinson và Petri, đã cô đặc vi rút bằng cách kết tủa bằng các phương pháp được sử dụng để tinh chế protein.

Sau đó, vào năm 1935, Stanley đã thanh lọc virus và tìm cách kết tinh các hạt hình kim có hoạt tính và khả năng lây nhiễm cao, đánh dấu một sự kiện chưa từng có trong đó một thực thể "sống" có thể xảy ra ở trạng thái tinh thể.

Nhiều năm sau, với sự hợp tác và làm việc của nhiều nhà khoa học, người ta đã xác định được rằng virus khảm thuốc lá là một loại virus RNA dải đơn, có hình dạng hoặc hình thái dạng sợi.

nét đặc trưng

- Là một loại vi rút RNA dải đơn có các virion hoặc các phần tử vi rút có hình que.

- Bộ gen của nó, cũng như hầu hết các loại vi rút, được bảo vệ bởi một lớp áo protein

- Nó thuộc họ Virgaviridae và chi Tobamovirus

- Nó lây nhiễm cho cây thuốc lá và một số cây có liên quan, đặc biệt là cây ăn quả (khoai tây, cà chua, cà tím, v.v.), thêm hơn 200 ký chủ có thể

- Nó cực kỳ ổn định và có thể ở trên các bề mặt khác nhau trong thời gian dài

- Ở những cây bị nhiễm, vi rút này tích tụ ở những hiệu giá cao đáng kể

- Các triệu chứng bệnh gây ra trên cây bị bệnh rất dễ nhận biết và dễ nhận biết

Kết cấu

Virus khảm thuốc lá, như đã được đề cập, là một loại virus RNA sợi đơn (sợi đơn) có các phần tử virus có hình que.

Sơ đồ khái quát về cấu trúc của vi rút khảm thuốc lá, TMV (Nguồn: TMV_Structure.png: Graham Colm Talk Người tải lên ban đầu là GrahamColm tại Wikipedia tiếng Anh. Công việc cải tiến: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0) qua Wikimedia Commons)

Vỏ protein

Cấu trúc đặc trưng của mỗi hạt virus được tạo bởi một lớp áo protein được tạo thành bởi một chuỗi xoắn bên phải của các tiểu đơn vị của một protein được gọi là "protein áo".

Lớp bao này có khoảng 2.130 tiểu đơn vị protein, chuyển thành một hạt virus có kích thước trung bình chiều dài 300 nm, đường kính 18 nm và tâm rỗng có bán kính 2 nm, trong đó bộ gen chiếm bán kính gần bằng 4 nm.

Nhìn từ trên xuống lớp áo protein TMV (Nguồn: Tác giả lắng đọng: Stubbs, G., Pattanayek, R., Namba, K .; tác giả hình ảnh: Người dùng: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0) qua Wikimedia Commons)

Bộ gen

RNA bộ gen được kẹp giữa các vòng xoắn liên tiếp tạo nên vỏ bọc, nối ba nucleotide của nó vào mỗi tiểu đơn vị protein và do đó được bao phủ hoàn toàn trong protein.

Bộ gen này dài 6.395 nucleotide và có một "mui" 7-metyl-guanosine đảo ngược gắn vào đầu 5 'của nó thông qua liên kết triphosphat.

Thông tin mã hóa trong hệ gen TMV tương ứng với 4 gen mã hóa 4 sản phẩm khác nhau:

- Hai protein liên quan đến sự sao chép, một có kích thước 126 kDa và protein còn lại là 183 kDa, được dịch mã trực tiếp từ RNA của virus

- Một protein vận động (MP, từ Protein chuyển động tiếng Anh) và protein cấu trúc hoặc áo (CP, từ Protein áo khoác tiếng Anh), được dịch từ RNA “subgenomic”

Một ca nhiễm trùng TMV thành công liên quan đến sự hợp tác của bốn sản phẩm đa chức năng này với nhiều thành phần tế bào của cây chủ, đặc biệt là màng tế bào và bộ xương tế bào.

Nhân rộng

Để hiểu cơ chế sao chép của TMV, cần phải hiểu một số khía cạnh của việc lây nhiễm loại virus này.

Nhiễm trùng ban đầu

TMV chỉ xâm nhập vào cây thông qua các vết thương cơ học làm “mở” màng sinh chất tạm thời hoặc gây ra hiện tượng pinocytosis.

Nhiễm trùng có thể xảy ra từ vết thương do cầm tay bị nhiễm bệnh và qua các dụng cụ cắt tỉa bị nhiễm trùng, v.v., nhưng hiếm khi lây truyền qua côn trùng.

Khi ở trong tế bào, các phần tử virus sẽ tháo rời và giải phóng RNA bộ gen của chúng, được tế bào nhận biết là RNA của chính nó và được dịch mã bởi các enzym tế bào chuyên biệt cho mục đích này.

“Mũ trùm” methyl guanosine của RNA bộ gen TMV có tầm quan trọng hàng đầu đối với quá trình này, vì nó quản lý để “vượt qua” hệ thống “giám sát” của tế bào và thúc đẩy sự tương tác của nó với các thành phần tế bào khác.

Số lượng các phần tử virus tập hợp tăng lên nhanh chóng và những phần tử này có thể rời khỏi tế bào bị nhiễm và lây nhiễm sang các tế bào lân cận khác thông qua các plasmodesmata, là những "kênh" kết nối tế bào của tế bào với tế bào xung quanh nó.

Cuối cùng, các phần tử virus đến được hệ thống chuyển vị của cây, tức là xylem và phloem, do đó phân tán khắp cây.

Quá trình nhân bản như thế nào?

Vi rút khảm thuốc lá sử dụng bộ gen của nó làm khuôn để tổng hợp các sợi bổ sung âm, dùng làm khuôn để tổng hợp một số lượng lớn các sợi dương.

Các khuôn mẫu này cũng được sử dụng để tổng hợp RNA thông tin "subgenomic" chứa các khung đọc mở cho các protein MP và CP.

Hai protein liên kết sao chép được mã hóa trong RNA bộ gen TMV có các miền methyl transferase, helicase và RNA polymerase phụ thuộc RNA.

Sự sao chép dường như xảy ra trong một phức hợp liên kết với màng lưới nội chất có chứa các protein này, protein di chuyển (MP), RNA virus và các protein ký chủ thực vật khác.

Các triệu chứng

Các triệu chứng của vi rút khảm thuốc lá rất khác nhau giữa các loài thực vật khác nhau. Nói cách khác, chúng phụ thuộc đáng kể vào loại cây ký chủ và hơn nữa, vào chủng vi rút, vào "nền tảng" di truyền của cây và điều kiện môi trường nơi nó được tìm thấy.

Ảnh chụp lá cây thuốc lá bị nhiễm bệnh TMV (Nguồn: Bộ slide của Công ty Thuốc lá RJ Reynolds / Miền công cộng, qua Wikimedia Commons)

Các triệu chứng thường xuất hiện khoảng 10 ngày sau khi nhiễm trùng ban đầu và đó là:

- Xuất hiện các đốm màu nâu hoặc hơi vàng với lớp nền giống như khảm trên phiến lá

- Hoại tử

- Tăng trưởng còi cọc

- Cuốn lá

- Màu vàng của mô

- Năng suất ra quả thấp, quả bị hư, dị dạng đều.

- Chậm chín của quả

- Màu sắc quả không đồng đều (nhất là cà chua)

Người giới thiệu

1. Butler, PJG (1999). Sự tự tập hợp của virus khảm thuốc lá: vai trò của một tập hợp trung gian trong việc tạo ra cả tính đặc hiệu và tốc độ. Các giao dịch triết học của Hiệp hội Hoàng gia London. Loạt B: Khoa học Sinh học, 354 (1383), 537-550.
2. Liu, C., & Nelson, RS (2013). Sinh học tế bào của vi rút khảm thuốc lá sao chép và di chuyển. Biên giới trong khoa học thực vật, 4, 12.
3. Mphuthi, P. (2017). Các triệu chứng, cách lây truyền và quản lý Virus Mosaic Thuốc lá. Farmer's Weekly, 2017 (17014), 60-61.
4. Rifkind, D., & Freeman, G. (2005). Những khám phá đoạt giải Nobel trong các bệnh truyền nhiễm. Elsevier.
5. Scholthof, KBG (2000). Bài học bệnh học cây trồng: virus khảm thuốc lá. Hướng dẫn sức khỏe thực vật.
6. Scholthof, KBG (2004). Virus khảm thuốc lá: một hệ thống mô hình cho sinh học thực vật. Annu. Lm Phytopathol., 42, 13-34.