Nội dung

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA NÔNG HỌC VIRUS THỰC VẬT, PHYTOPLASMA VÀ VIROID (Bài giảng) Biên soạn TS. Hà Viết Cƣờng Hà Nội, 2010 1 MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................................................................... 2 LỜI NÓI ĐẦU .............................................................................................................................................................. 6 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................................................................... 7 DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................................................................... 8 DANH SÁCH HÌNH ..................................................................................................................................................... 9 PHẦN I: ĐẠI CƢƠNG ................................................................................................................................................12 CHUƠNG 1. GIỚI THIỆU ......................................................................................................................................13 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................13 LỊCH SỬ VIRUS ...........................................................................................................................................13 CÁC CỘT MỐC LỊCH SỬ QUAN TRỌNG KHÁC .......................................................................................14 THUÂT NGỮ VIRUS ...................................................................................................................................15 ĐỊNH NGHĨA VIRUS ...................................................................................................................................15 NGUỒN GỐC VIRUS ...................................................................................................................................16 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIRUS THỰC VẬT...........................................................................................17 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 1....................................................................................................................18 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .................................................................................................................18 CHƢƠNG 2. PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP ........................................................................................................19 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................19 PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP .....................................................................................................................19 LịCH SỬ DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI VIRUS .........................................................................................19 ỦY BAN PHÂN LOẠI VIRUS QUỐC TẾ (ICTV) .........................................................................................20 DANH PHÁP VIRUS HIỆN TẠI THEO ICTV ..............................................................................................22 PHÂN BIỆT VIRUS VÀ LOÀI VIRUS .........................................................................................................23 KHÁI NIỆM LOÀI VIRUS............................................................................................................................23 CÁC CHỈ TIÊU PHÂN LOẠI VIRUS ............................................................................................................24 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VIRUS HIỆN TẠI THEO ICTV............................................................................26 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VIRUS THEO BALTIMORE...........................................................................28 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 2...............................................................................................................29 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH ............................................................................................................29 CHƢƠNG 3. HÌNH THÁI VÀ CẤU TRÚC VIRUS ..............................................................................................31 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................31 MỘT SỐ THUẬT NGỮ.................................................................................................................................31 HÌNH THÁI VIRUS ......................................................................................................................................31 VIRUS TRẦN VÀ VIRUS CÓ VỎ BỌC .......................................................................................................31 CẤU TRÖC PHÂN TỬ VIRUS .....................................................................................................................33 CẤU TRÖC DẠNG KHỐI ĐA DIỆN ĐỐI XỨNG (ICOSAHEDRON) ..........................................................33 CÁC PHÂN TỬ VỚI KHỐI ĐA DIỆN ĐỐI XỨNG DÀI ...............................................................................36 CẤU TRÖC ĐỐI XỨNG XOẮN ...................................................................................................................36 CẤU TRÖC KHÔNG ĐỐI XỨNG (PHỨC TẠP) ...........................................................................................37 THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA PHÂN TỬ VIRUS ................................................................................38 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 3...............................................................................................................39 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH ...........................................................................................................39 CHƢƠNG 4. TÁI SINH VIRUS (REPLICATION) .................................................................................................40 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................40 KHÁI NIỆM ..................................................................................................................................................40 ĐẶC ĐIỂM TÁI SINH VIRUS ......................................................................................................................40 TÁI SINH CỦA CÁC VIRUS CÓ BỘ GEN RNA SỢI (+)..............................................................................40 TÁI SINH CỦA CÁC VIRUS CÓ BỘ GEN RNA SỢI (-) ..............................................................................44 TÁI SINH CỦA VIRUS RNA SỢI KÉP .........................................................................................................45 TÁI SINH CỦA VIRUS RNA QUA PHIÊN MÃ NGƢỢC (RETROVIRUS) ..................................................47 TÁI SINH CỦA VIRUS DNA SỢI VÕNG ĐƠN ............................................................................................50 TÁI SINH CỦA VIRUS DNA SỢI VÕNG KÉP PHIÊN MÃ NGƢỢC (PARARETROVIRUS) ......................51 CÁC CHIẾN LƢỢC DỊCH MÃ CỦA VIRUS THỰC VÂT .......................................................................53 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 4...............................................................................................................58 2 4.12 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH ............................................................................................................58 CHƢƠNG 5. SỰ DI CHUYỂN CỦA VIRUS TRONG CÂY ..................................................................................60 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................60 DI CHUYỂN GIỮA CÁC TẾ BÀO................................................................................................................60 DI CHUYỂN HỆ THỐNG QUA KHOẢNG CÁCH XA .................................................................................62 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 5....................................................................................................................63 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .................................................................................................................63 CHƢƠNG 6. CƠ CHẾ GÂY BỆNH CỦA VIRUS THỰC VẬT.............................................................................64 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................64 TRIỆU CHỨNG BỆNH VIRUS .....................................................................................................................64 HAI MÔ HÌNH GIẢI THÍCH CƠ CHẾ GÂY BỆNH CỦA VIRUS.................................................................65 CÁC CƠ CHẾ GÂY BỆNH CỦA VIRUS ......................................................................................................66 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 6....................................................................................................................68 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .................................................................................................................68 CHƢƠNG 7. LAN TRUYỀN CỦA VIRUS THỰC VẬT ........................................................................................69 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 7.13 7.14 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................69 GIỚI THIỆU .................................................................................................................................................69 LAN TRUYỀN QUA TIẾP XÖC CƠ HỌC ....................................................................................................69 LAN TRUYỀN QUA NHÂN GIỐNG VÔ TÍNH............................................................................................69 TRUYỀN QUA HẠT GIỐNG (SEED) ...........................................................................................................70 LAN TRUYỀN QUA MÔI GIỚI (CỰC KỲ QUAN TRỌNG) ........................................................................71 CƠ CHẾ TRUYỀN VIRUS NHỜ VECTOR CÔN TRÙNG ............................................................................71 HÀNH VI CHÍCH HÖT CỦA CÔN TRÙNG BỘ HEMIPTERA ....................................................................73 LAN TRUYỀN VIRUS THEO KIỂU KHÔNG BỀN VỮNG ..........................................................................73 LAN TRUYỀN VIRUS THEO KIỂU BÁN BỀN VỮNG ..........................................................................77 LAN TRUYỀN VIRUS THEO KIỂU BỀN VỮNG TUẦN HOÀN ............................................................78 TRUYỀN THEO KIỂU BỀN VỮNG TÁI SINH .......................................................................................79 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 7...............................................................................................................81 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH ............................................................................................................82 CHƢƠNG 8. PHÒNG CHỐNG BỆNH VIRUS THỰC VẬT .................................................................................83 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................83 CÁC CHIẾN LƢỢC PHÕNG CHỐNG BỆNH VIRUS ...................................................................................83 SỬ DỤNG VẬT LIỆU GIỐNG SÁCH BỆNH................................................................................................83 SỬ DỤNG GIỐNG KHÁNG BỆNH MANG GEN KHÁNG CỦA CÂY .........................................................83 SỬ DỤNG GIỐNG KHÁNG BỆNH DÙNG GEN VIRUS..............................................................................86 ỨNG DỤNG TÍNH KHÁNG TẠO ĐƢỢC (INDUCED RESISTANCE) .........................................................92 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 8....................................................................................................................96 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .................................................................................................................97 CHƢƠNG 9. CHẨN ĐOÁN BỆNH VIRUS THỰC VẬT .......................................................................................99 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 9.12 TÓM TẮT NỘI DUNG..................................................................................................................................99 GIỚI THIỆU .................................................................................................................................................99 CHẨN ĐOÁN DỰA VÀO TRIỆU CHỨNG ..................................................................................................99 CHẨN ĐOÁN DỰA VÀO CÂY CHỈ THỊ .....................................................................................................99 KĨ THUẬT HIỂN VI ĐIỆN TỬ ................................................................................................................... 100 KĨ THUẬT CHẨN ĐOÁN DỰA VÀO THỂ VÙI ........................................................................................ 101 KĨ THUẬT PCR VÀ RT-PCR...................................................................................................................... 102 CHẨN ĐOÁN DỰA VÀO RNA SỢI KÉP ................................................................................................... 106 CHẨN ĐOÁN DỰA VÀO HUYẾT THANH HỌC ...................................................................................... 106 CÁC KĨ THUẬT DOT BLOT ................................................................................................................. 112 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 9............................................................................................................. 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 113 PHẦN II: CHUYÊN KHOA ...................................................................................................................................... 114 CHƢƠNG 10. CÁC VIRUS THỰC VẬT Ở VIỆT NAM ...................................................................................... 115 10.1 10.2 10.3 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 115 CÁC VIRUS ĐƢỢC PHÁT HIỆN Ở VIỆT NAM ................................................................................... 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 119 3 CHƢƠNG 11. VIRUS DNA SỢI KÉP (PHIÊN MÃ NGƯỢC): HỌ CAULIMOVIRIDAE .................................. 121 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 121 HỌ CAULIMOVIRIDAE ....................................................................................................................... 121 RICE TUNGRO BACILLIFORM VIRUS ............................................................................................... 122 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 11 ........................................................................................................... 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 124 CHƢƠNG 12. VIRUS DNA SỢI ĐƠN: CHI BEGOMOVIRUS (HỌ GEMINIVIRIDAE) ................................... 125 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 125 HỌ GEMINIVIRIDAE ........................................................................................................................... 125 CHI BEGOMOVIRUS ............................................................................................................................ 126 BỆNH DO BEGOMOVIRUS.................................................................................................................. 130 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 12 ........................................................................................................... 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 134 CHƢƠNG 13. VIRUS DNA SỢI ĐƠN (TIẾP): CHI BABUVIRUS (HỌ NANOVIRIDAE) ................................ 135 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 135 HỌ NANOVIRIDAE .............................................................................................................................. 135 BANANA BUNCHY TOP VIRUS (BBTV) ............................................................................................ 137 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 13 ........................................................................................................... 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 138 CHƢƠNG 14. VIRUS RNA SỢI ĐƠN CỰC DƯƠNG: CHI TOBAMOVIRUS (HỌ VIRGAVIRIDAE) ............ 139 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 139 HỌ VIRGAVIRIDAE ............................................................................................................................. 139 CHI TOBAMOVIRUS ............................................................................................................................ 139 TOBACCO MOSAIC VIRUS (TMV) ..................................................................................................... 140 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 14 ........................................................................................................... 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 144 CHƢƠNG 15. VIRUS RNA SỢI ĐƠN CỰC DƯƠNG (TIẾP): CHI POTYVIRUS (HỌ POTYVIRIDAE) ........ 145 15.1 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 145 15.2 HỌ POTYVIRIDAE ............................................................................................................................... 145 15.3 CHI POTYVIRUS .................................................................................................................................. 146 15.4 PAPAYA RING SPOT VIRUS (PRSV) .................................................................................................. 150 15.5 POTATO VIRUS Y (PVY) ..................................................................................................................... 152 15.6 BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) ........................................................................................ 155 15.7 SUGARCANE MOSAIC VIRUS (SCMV) VÀ SORGHUM MOSAIC VIRUS (SRMV) .......................... 160 15.8 ONION YELLOW DWARF VIRUS (OYDV), LEEK YELLOW STRIPE VIRUS (LYSV) VÀ SHALLOT YELLOW STRIPE VIRUS (SYSV) ................................................................................................................................. 163 15.9 TURNIP MOSAIC VIRUS (TUMV) ....................................................................................................... 164 15.10 DASHEEN MOSAIC VIRUS (DSMV) ................................................................................................... 166 15.11 SWEET POTATO FEATHERY MOTTLE VIRUS (SPFMV) .................................................................. 167 15.12 ZUCCHINI YELLOW MOSAIC VIRUS (ZYMV).................................................................................. 168 15.13 CHILLI VEINAL MOTLE VIRUS (CHIVMV) VÀ CHILLI RINGSPOT VIRUS (CHIRSV)................... 170 15.14 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 15 ........................................................................................................... 171 15.15 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 171 CHƢƠNG 16. VIRUS RNA SỢI ĐƠN CỰC ÂM: RHABDOVIRUS .................................................................. 173 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 173 HỌ RHABDOVIRIDAE ......................................................................................................................... 173 RICE YELLOW STUNT VIRUS (RYSV)............................................................................................... 175 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 16 ........................................................................................................... 178 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 178 CHƢƠNG 17. VIRUS RNA SỢI ĐƠN CỰC ÂM (TIẾP): TOSPOVIRUS ......................................................... 179 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 179 HỌ BUNYAVIRIDAE ........................................................................................................................... 179 CHI TOSPOVIRUS ................................................................................................................................ 179 TOMATO SPOTTED WILT VIRUS (TSWV)......................................................................................... 180 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 17 ........................................................................................................... 183 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 183 4 CHƢƠNG 18. CÁC VIRUS RNA SỢI KÉP: HỌ REOVIRIDAE ........................................................................ 184 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 184 HỌ REOVIRIDAE ................................................................................................................................. 184 RICE RAGGED STUNT VIRUS (RRSV) ............................................................................................... 186 SOUTHERN RICE BLACK-STREAKED DWARF VIRUS (SRBSDV) .................................................. 189 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 18 ........................................................................................................... 192 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 192 CHƢƠNG 19. VIRUS RNA SỢI KÉP (TIẾP): CHI TENUIVIRUS ..................................................................... 194 19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 194 CHI TENUIVIRUS ................................................................................................................................. 194 RICE GRASSY STUNT VIRUS (RGSV)................................................................................................ 194 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 19 ........................................................................................................... 197 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 197 CHƢƠNG 20. PHYTOPLASMA.......................................................................................................................... 198 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 20.6 20.7 20.8 20.9 20.10 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 198 GIỚI THIỆU .......................................................................................................................................... 198 ĐẶC ĐIỂM ............................................................................................................................................ 198 PHÂN LOẠI .......................................................................................................................................... 199 TRIỆU CHỨNG ..................................................................................................................................... 199 LAN TRUYỀN ....................................................................................................................................... 200 PHÕNG CHỐNG ................................................................................................................................... 200 CA. PHYTOPLASMA ASTERIS ............................................................................................................ 200 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 20 ........................................................................................................... 201 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 201 CHƢƠNG 21. VIROID.......................................................................................................................................... 202 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 21.6 21.7 21.8 21.9 21.10 21.11 21.12 TÓM TẮT NỘI DUNG........................................................................................................................... 202 GIỚI THIỆU .......................................................................................................................................... 202 ĐỊNH NGHĨA VIROID .......................................................................................................................... 202 CẤU TRÖC VIROID .............................................................................................................................. 202 DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI .............................................................................................................. 203 TRIỆU CHỨNG, CƠ CHẾ GÂY BỆNH VÀ LAN TRUYỀN .................................................................. 204 TÁI SINH CỦA VIROID ........................................................................................................................ 205 POTATO SPINDLE TUBER VIROID (PSTVD) ..................................................................................... 205 COCONUT CADANG-CADANG VIROID (CCCVD) ............................................................................ 206 AVOCADO SUNBLOTCH VIROID (ASBVD) ...................................................................................... 206 CÂU HỎI ÔN TẠP CHƢƠNG 21 ........................................................................................................... 206 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH .......................................................................................................... 206 PHẦN 3: THỰC HÀNH ............................................................................................................................................ 207 BÀI 1. ĐIỀU TRA BỆNH VIRUS........................................................................................................................ 208 BÀI 2. LÂY NHIỄM NHÂN TẠO VIRUS BẰNG TIẾP XÖC CƠ HỌC ............................................................ 210 BÀI 3. PHÁT HIỆN VIRUS BẰNG ELISA......................................................................................................... 211 BÀI 4. PHÁT HIỆN VIRUS BẰNG PCR/RT-PCR ............................................................................................. 213 5 LỜI NÓI ĐẦU Tài liệu này đƣợc biên soạn để giảng dạy môn virus thực vật, phytoplasma và viroid cho sinh viên và học viên cao học khối ngành nông học, công nghệ sinh học thực vật. Tài liệu giúp ngƣời học hiểu và có khả năng vận dụng kiến thức của môn học nhằm định hƣớng nghiên cứu bệnh virus thực vật. Tài liệu giới thiệu các vấn đề quan trọng của virus thực vật bao gồm: Lịch sử nghiên cứu virus; bản chất và phân phân loại virus; các đặc điểm hình thái, sinh học, đặc biệt là cơ chế gây bệnh, sinh sản và sự lan truyền virus; chẩn đoán và phòng chống virus. Các ví dụ cụ thể là các virus thực vật có ý nghĩa lịch sử, kinh tế trên thế giới. Phần lớn các ví dụ đã đƣợc xác định có mặt ở Việt Nam. Ngoài ra, 2 nhóm tác nhân gây bệnh có đặc điểm gây bênh giống với virus là phytoplasma và viroid cũng đƣợc đề cập. Một số nội dung, đặc biệt phần đại cƣơng, cũng đƣợc so sánh với virus động vật, thực khuẩn thể để ngƣời đọc có cái nhìn tổng thể đối với virus học nói chung. Kiến thức cơ bản về virus trình bày trong tài liệu này đều đƣợc cập nhật và phổ quát trên thế giới. Tài liệu đƣợc biên soạn gồm 3 phần: Phần đại cƣơng. Phần đại cƣơng giới thiệu các khái niệm cơ bản của virus thực vật học liên quan đến bản chất của virus. Phần này cũng giới thiệu các kỹ thuật chẩn đoán hiện đang đƣợc sử dụng phổ biến trên thế giới và Việt Nam cũng nhƣ các chiến lƣợc phòng chống bệnh chính. Phần chuyên khoa. Phần chuyên khoa giới thiệu các ví dụ cụ thể về các virus có ý nghĩa lịch sử, có ý nghĩa kinh tế. Phần lớn các virus này đã đƣợc phát hiện thấy ở Việt Nam. Các virus đƣợc trình bày theo đơn vị phân loại chứ không theo đối tƣợng gây hại. Phần thực hành. Phần thực hành trình bày các bài thực hành giúp sinh viên củng cố khả năng đánh giá bệnh virus ngoài thực tiễn cũng nhƣ nắm đƣợc kỹ thuật chẩn đoán bệnh virus thực vật hiện đang đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới và Việt Nam Đối với chƣơng trình đại học, các nội dung học đƣợc sắp xếp tƣơng đƣơng 2 tín chỉ và đƣợc tổ chức thành 8 bài lý thuyết (3 tiết / bài) và 3 bài thực hành. Mức độ tự học của sinh viên tập trung ở phần chuyên khoa. Sinh viên sẽ đƣợc học lý thuyết, đƣợc thực hành và phải thực hiện một bài tiểu luận liên quan đến nội dung môn học. Do trình độ có hạn, việc biên soạn bài giảng này không tránh khỏi sai sót. Tác giả rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp của bạn đọc để tài liệu đƣợc hoàn chỉnh. Tác giả Hà Viết Cƣờng 6 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT aa AP ATPase Avr bp CP CTAB DAS-ELISA DdRp dsDNA dsRNA eIF4E ELISA EM g ICTV IgG IR IRES ISR kb LIV Mab MP NPP nt NTP NTPase ORF Pab PCR PDR PR pRBR PTA-ELISA PTGS R RdRp Rep RF RI RISC RNAi RT RT-PCR SA SAR SEL ssDNA ssRNA TDP UTR VRC Amino acid Alkaline phosphatase Adenosine triphosphatase Avirulence Base pair Coat protein Cetyl trimethylammonium bromide Double antibody sandwich - ELISA DNA-dependent DNA polymerase Double-stranded DNA Double-stranded RNA Eukaryotic translation initiation factor 4E Enzyme linked immunosorbent assay Electron microscope Gravity International Committee on Taxonomy of Viruses Immunoglobulin gamma Induced resistance Internal Ribosome Entry Site Induced systemic resistance Kilobase Longevity in vitro Monoclonal antibody Movement protein Nitrophenyl phosphate nucleotide Nucleotide triphosphate Nucleotide triphosphatase Open reading frame Polyclonal antibody Polymerase Chain Reaction Pathogen derived resistance Pathogenesis related (protein) Plant retinoblastoma-related protein Plate trapped antigen - ELISA Post-transcriptional gene silencing Resistance RNA-dependent RNA polymerase Replication Replicative form Replicative intermediate RNA induced silencing complex RNA interference Reverse Transcriptase Reverse Transcription - Polymerase Chain Reaction Salycilic acid Systemic acquired resistance Size exclusion limit Single-strannded DNA Single-strannded RNA Thermal death point Untralslated region Viral replication complex 7 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2-1 Các bộ, họ virus theo phân loại của ICTV (dựa trên số liệu 2009) .......................................................... 26 Bảng 2-2 Hệ thống phân loại virus theo Baltimore ............................................................................................... 28 Bảng 3-1. So sánh một số đặc điểm hình thái – cấu trúc của các nhóm virus .......................................................... 39 Bảng 7-1 Thành phần vector của virus thực vật tính đến 2007 (Hogenhout et al., 2008) ......................................... 71 Bảng 7-2. Bốn phƣơng thức truyền virus thực vật của côn trùng môi giới .............................................................. 72 Bảng 7-3. Các họ, chi virus truyền qua aphid và phƣơng thức truyền (James & Perry, 2004) ................................. 74 Bảng 8-1. Một số gen kháng R của cây và Avr tƣơng ứng của virus (Soosaar et al., 2005; Kang et al., 2005) ......... 86 Bảng 9-1 Mã suy biến trong thiết kế mồi chung .................................................................................................. 105 Bảng 11-1 Phân loại các virus thuộc họ Caulimoviridae ...................................................................................... 121 Bảng 12-1. Phân loại các virus họ Geminiviridae theo ICTV năm 2009................................................................ 125 Bảng 12-2 Các begomovirus hại cây trồng đƣợc phát hiện cho tới nay tại Việt Nam ............................................. 133 Bảng 13-1 Phân loại họ Nanoviridae ................................................................................................................... 135 Bảng 14-1 Phân loại họ Virgaviridae ................................................................................................................. 139 Bảng 15-1. Phân loại họ Potyviridae (Berger et al. 2005) ..................................................................................... 145 Bảng 15-2. Một số isolate BCMV ở Việt Nam đƣợc giải trình tự gen CP ............................................................. 157 Bảng.15-3 Một số isolate SCMV và SrMV đƣợc giải trình tự gen CP................................................................... 161 Bảng 15-4 Một số isolate TuMV tại Việt Nam đƣợc giải trình tự gen CP............................................................ 165 Bảng 15-5 Một số mẫu ZYMV tại Việt Nam đƣợc giải trình tự gen CP ................................................................ 169 Bảng 15-6 Các mẫu potyvirus trên ớt tại Việt Nam đƣợc giải trình tự ................................................................... 170 Bảng 16-1. Phân loại họ Rhabdoviridae (bộ Monogavirales) theo ICTV (2009) .................................................. 173 Bảng 16-2 So sánh khả năng truyền RYSV của 3 loài rầy xanh trên lúa................................................................ 177 Bảng 17-1. Phân loại họ Bunyaviridae theo ICTV (2009).................................................................................... 179 Bảng 18-1 Phân loại họ Reoviridae (các reovirus đƣợc ghi nhận đến 2009) .......................................................... 184 Bảng 18-2 Đặc điểm bộ gen và chức năng protein của RRSV .............................................................................. 187 Bảng 18-3 Đặc điểm bộ gen và dự đoán chức năng các protei của virus SRBSDV (Wang et al., 2010) ................. 190 Bảng 19-1 Phân loại chi Tenuivirus (loài chuẩn: Rice stripe virus) ...................................................................... 194 Bảng 20-1 Phân loại phytoplasma dựa trên đặc điểm RNA ribosome 16S............................................................. 199 Bảng 21-1 Phân loại viroid (ICTV, 2009) ............................................................................................................ 204 8 DANH SÁCH HÌNH Hình 1-1 Triệu chứng bệnh virus trên hoa tulip. Ảnh trái, một bức tranh thế kỷ 17. Ảnh phải, hoa tulip bị nhiễm TBV (Lesnaw & Ghabrial, 2000). 13 Hình 1-2 Ba nhà khoa học có đóng góp lớn về virus học. Từ trái sang phải: Adolf Mayer (ngƣời Hà Lan, 18431942), Dimitrij Ivanovskij (ngƣời Nga, 1864-1920) và Martinus Beijerinck (ngƣời Hà Lan, 1851-1931). 14 Hình 2-1 Sơ đồ minh họa 5 thành viên của 1 lớp đa hình có 5 đặc điểm (Van Regenmortel, 2007) 24 Hình 2-2 Minh họa phân loại các chi, họ virus thực vật theo báo cáo lần thứ 8 (2005) của ICTV 27 Hình 2-3 Sơ đồ phân loại virus theo Baltimore (http://expasy.org/viralzone/all_by_protein/230.html) 28 Hình 3-1. Minh họa virus trần (hàng trên) và virus có vỏ bọc (hàng dƣới) 32 Hình 3-2 Sơ đồ cấu trúc phân tử TSWV (và các bunyavirus khác) với cấu trúc có vỏ bọc 32 Hình 3-3 Cấu trúc đối xứng đa diện icosahedron cơ bản của virus (T=1, số tiểu phần = 60) 33 Hình 3-4. Hai hình tam giác đều với số số tam giác phụ T = 4 (trái) và T = 9 (phải) 33 Hình 3-5 Minh họa cách vẽ các trục h, k và tọa độ các hình lục giác, cách tạo hình icosahedron tƣơng ứng với 1 T xác định và cách xắp xếp các tiểu phần protein trên 1 mặt của các virus với 4 mức T khác nhau 34 Hình 3-6 Minh họa virus với T khác nhau sẽ có các đơn vị hình thái (capsomer) khác nhau 35 Hình 3-7 Hình thái Banana bunchy top virus (BBTV) 35 Hình 3-8 Hình thái Tomato bushy stunt virus (TBSV) 35 Hình 3-9 Cách cấu tạo của khối đa diện đối xứng kéo dài (hình trên) và cấu trúc phân tử với T=13 nhƣng có các Q khác nhau (hình dƣới) 36 Hình 3-10 Cấu trúc đối xứng xoắn của TMV 37 Hình 3-11 Cấu trúc dạng nòng nọc của thực khuẩn thể T4 (Viralzone, 2009) 37 Hình 3-12 Cấu trúc phức tạp của virus đậu mùa 38 Hình 4-1 Sơ đồ giải thích cơ chế tái bản sợi (+) trên khuôn sợi (-). (b) và (c) là cơ chế tổng hợp của virus thực vật TMV, còn (a) là dạng trung gian RI của thực khuẩn thể Qβ (Buck et al., 1999) 42 Hình 4-2 Sơ đồ tái sinh virus RNA sợi đơn, cực dƣơng 43 Hình 4-3 Sơ đồ tái sinh của rhabdovirus 44 Hình 4-4 Quá trình tái sinh của các rhabdovirus hại thực vật (cytorhabdovirus và nucleorhabdovirus) (Hull, 2002) 45 Hình 4-5 Sơ đồ tái sinh virus RNA sợi kép 46 Hình 4-6 Tổ chức bộ gen của 1 retrovirus động vật (HIV) và của 1 retrovirus thực vật (GmaSIREV) 47 Hình 4-7 Sơ đồ tái sinh của retrovirus động vật 49 Hình 4-8 Tái sinh của retrovirus thực vật 49 Hình 4-9 Sơ đồ tái sinh của begomovirus 51 Hình 4-10 Sơ đồ tái sinh của các caulimovirus 52 Hình 4-11 tổ chức bộ gen và chiến lƣợc dịch mã kiểu polyprotein của potyvirus 53 Hình 4-12 Tổ chức bộ gen và chiến lƣợc dịch mã kiểu gen phụ, bỏ qua mã kết thúc và dịch mã nội phân tử của TMV 54 Hình 4-13 Bộ gen phân đoạn của BBTV (trái) và RRSV (phải) (Viralzone, 2009) 55 Hình 4-14 Chiến lƣợc dịch mã kiểu ―dò‖. Dấu * là mã ATG. Mũi tên chỉ hƣớng dịch mã. 55 Hình 4-15 Minh họa bộ gen của CaMV và 2 phân tử mRNA 35S và 19S (Haas et al., 2002) 56 Hình 4-16 Mô hình dịch mã của CaMV, RTBV theo cơ chế ―nhảy‖ (Thiébeauld et al., 2007) 57 Hình 4-17 Dịch mã theo kiểu chuyển khung 57 Hình 4-18 Tổ chức bộ gen của TSWV và dịch mã 2 chiều trên phân đoạn M 58 Hình 5-1 Cấu tạo sợi liên bào. A và B là mô hình sợi liên bào, trong đó A là tiết diện dọc và B là tiết diện ngang. C là ảnh hiện vi điện tử của sợi liên bào (Lucas, 2006). 60 Hình 5-2 Chiến lƣợc tạo ống của virus thực vật để di chuyển giữa các tế bào (Hull, 2002) 61 Hình 5-3 Mô hình di chuyển giữa các tế bào của TMV 62 Hình 5-4 Hƣớng và tốc độ di chuyển hệ thống của virus trong cây (Agrios, 2005) 63 Hình 6-1 Thí nghiệm chứng minh protein P2 của RDP đã can thiệp vào đƣờng hƣớng tổng hợp gibberelline của cây lúa (Wang et al., 2005) 67 Hình 6-2 Tƣơng tác giữa protein Rep của begomovirus với pRBR của tế bào cho phép khởi động lại chu kỳ tế bào 68 Hình 7-1. Giải phẫu chung côn trùng chích hút và phân bố virus 72 Hình 7-2 Bộ gen của potyvirus (trái) và CMV (phải) kèm theo các gen và motif cần cho lan truyền virus (Ng & Falk, 2006) 76 Hình 7-3Mô hình tƣơng tác virus và vector theo phƣơng thức không bền vững và bền vững (Ng & Falk, 2006) 76 Hình 7-4 Sơ đồ phân tử TSWV (Hogenhout et al., 2008) 80 9 Hình 7-5 Các cơ quan bên trong của bọ trĩ liên quan đến lan truyền tospovirus và các rào cản dạng màng mà virus phải vƣợt qua. Các số tƣơng ứng với các loại màng và tế bào liên quan đến đƣờng đi của virus từ khi đƣợc chích nạp đến khi đƣợc chích truyền. L, lumen (tuyến dẫn); PSg, primary salivary gland (tuyến nƣớc bọt sơ cấp); s, cross sections of muscle (tiết diện cắt ngang cơ); VP, viroplasm (vị trí tái sinh và lắp ráp virus); DM, dense mass (vị trí có màu đậm khi chụp dƣới kính hiển vi) (Hogenhout et al., 2008). 81 Hình 8-1. Các lớp gen kháng R và một số ví dụ mỗi lớp 85 Hình 8-2. Minh họa tính kháng rất cao và bền vững đối với PRSV của giống đu đủ Rainbow chuyển gen CP so với giống không chuyển gen Sunrise tại Hawai (Golsalves et al., 2004) 87 Hình 8-3. Cơ chế câm gen của thực vật chống virus và các các acid nucleic lạ 88 Hình 8-4. Hiệu quả PTGS với các cấu trúc chuyển gen potato virus Y (PVY) khác nhau. Hiệu quả đƣợc tính là % cây chuyển gen miễn nhiễm với PVY; gen virus (PVY-pro) là NIa; chuỗi loop là chuỗi unidA (GUS) dài ~800 nucleotides; intron là của gen Pdk từ cây Flaveria (Smith et al., 2000). 90 Hình 8-5 Tạo cây cà chua chuyển gen kháng TYLCV bằng công nghệ RNAi (Fuentes, 2006) 91 Hình 8-6 Hai loại tính kháng tạo đƣợc: tính kháng tập nhiễm hệ thống (SAR) và tính kháng hệ thống tạo đƣợc (ISR) (Vallad & Goodman, 2004). 93 Hình 8-7 Cấu trúc hóa học của SA, INA và BTH 93 Hình 8-8. Cây thuốc lá xử lý BTH (Bion) (trái) ức chế biểu hiện triêu chứng bệnh trên thuốc lá do TSWV gây ra. Đối chứng không xử lý (phải) có triệu chứng dữ dội (Mandal et al., 2007) 94 Hình 8-9 Sự hình thành chitosan từ chitin 95 Hình 8-10 Hiệu quả ức chế của oligochitosan đối với TMV trên thuốc lá. (A) đối chứng, (B)–(F): xử lý chitosan lần lƣợt ở các nồng độ 1 ppm, 10 ppm, 25 ppm, 50 ppm và 100ppm (Yin et al., 2010). 96 Hình 9-1 Lây nhiễm nhân tạo trên cây chỉ thị thuốc lá và rau muối (ảnh trái, giữa). Triệu chứng đốm chết hoại do Citrus psorosis virus (CPsV) trên cây rau muối C. amaranticolor (http://www.DPWeb.net) 100 Hình: 9-2 Sơ đồ (trái) và ảnh chụp hiển vi điện tử (phải) của thể vùi tế bào chất của potyvirus 101 Hình 9-3 Dụng cụ và vật liệu dùng để kiểm tra thể vùi virus thực vật bằng kính hiển vi quang học (http://plantpath.ifas.ufl.edu/pdc/Inclusionpage/Florvirus.html) 102 Hình 9-4 Phát hiện bộ gen dsRNA của virus lùn sọc đen phƣơng Nam (Zhou et al., 2008) 106 Hình 9-5 Cấu trúc kháng thể (Hull, 2002) 108 Hình 9-6 Sơ đồ sản xuất kháng thể đơn dòng 109 Hình 9-7 Kỹ thuật Outerlony chẩn đoán virus. Các mẫu ABCDE là các mẫu dƣơng 110 Hình 9-8 Các kỹ thuật ELISA khác nhau 111 Hình 9-9 Phát hiện virus bằng kỹ thuạt dot blot miễn dịch (western blot, trái, Hull, 2002) và dot blot lai DNA (southern blot, phải, Hsu et al., 2005) 112 Hình 11-1 Hình thái phân tử và tổ chức bộ gen của RTBV (Hull, 1996) 123 Hình 11-2 Cây lúa nhiễm các tổ hợp virus khác nhau và khả năng truyền virus qua rầy xanh đuôi đen (Azzam et al., 2000) 123 Hình 12-1 Hình thái phân tử geminiviruses. A, Phân tử Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV), bar = 100 nm (Gafni, 2003). B, Mô hình phân tử Maize streak virus (MSV) (Zhang et al., 2001). 126 Hình 12-2 Tổ chức bộ gen của begomovirus và DNA vệ tinh (Hà Viết Cƣờng, 2008) 129 Hình 12-3 Bệnh khảm lá sắn tại châu Phi. B và E là triệu chứng bệnh; C là vector bọ phấn và F là cây chuyển gen kháng bệnh (Legg & Fauquet, 2004). 130 Hình 12-4 Triệu chứng bệnh cuốn lá bông tại Pakistan. Chú ý sự hình thành lá phụ ở mặt sau của lá bông ở ảnh dƣới bên phải (Bridon & Markham, 2000) 131 Hình 13-1 Tổ chức bộ gen của các virus thuộc họ Nanoviridae (Gronenborn, 2004) 136 Hình 13-2 Bụi chuối bị bệnh chùn ngon (tại Gia Lâm) và triệu chứng trên lá 137 Hình 14-1 Sơ đồ cấu trúc phân tử của các tobamovirus (Viralzone, 2009) 139 Hình 14-2 Hình thái virion và cấu trúc của TMV 140 Hình 14-3 Tinh thể virus TMV hình thành trong tế bào thuốc lá 141 Hình 14-4 Tổ chức bộ gen chính và 2 phân tử phụ genome của TMV 142 Hình 14-5 Triệu chứng do TMV gây ra trên thuốc lá (trái), ớt (giữa) và cà chua (phải) 143 Hình 15-1 Hình thái virion và thể vùi của potyvirus. Ảnh trái: phân tử PVY, bar = 100 nm (Shukla et al., 1998). Hình phải: thể vùi tế bào chất của PVY trong tế bào thuốc lá (Arbatova et al. 1998). 146 Hình 15-2 Tổ chức bộ gen của các potyvirus (Shukla et al., 1998). 147 Hình 15-3 Triệu chứng bệnh trên đu đủ (CABI, 2006) và bầu bí (cây bí xanh tại Việt Nam) 151 Hình 15-4 Ba nhóm phả hệ PVY trên thế giới và Việt Nam (in đậm) 153 Hình 15-5 Các triệu chứng khảm, khảm nhăn, lùn, chết hoại lá và đốm vòng chết hoại trên khoai tây do PVY (Kerlan, 2006; Hà Viết Cƣờng, 2005) 154 Hình 15-6 Mức đa dạng của BCMV ở Việt Nam (đƣợc in đậm). 157 10