Výzkumný tým 19: Interakce rostlinných virů s hostiteli a vektory

Vedoucí týmu: Ing. Jiban Kumar, Ph.D.
Pracovní pozice a specializace: vedoucí vědecký pracovník – virologie, interakce rostlina-virus-vektor, rezistence rostlin vůči virovým chorobám, poradenství

Rámec a cíle výzkumu v týmu:

Interakce rostlinných virů s hostiteli a vektory s cílem vyvinout účinnou regulaci virových patogenů a ochranu plodin vůči virózám a jejich vektorům.

Výzkum zahrnuje genomické studium rostlinných virů, ekologii vektorů a epidemiologii viróz obilnin a řepky (ale také dalších polních a zahradních plodin), inovaci diagnostických metod pro detekci a kvantifikaci virových infekcí v reálném čase, studium mechanismů rezistence rostlin vůči virům, identifikaci nových zdrojů rezistence vůči virům a zlepšení odolnosti rostlin vůči virózám pomocí genomických a transgenomických postupů a metod.

Specifikace činností:

Výzkum
  • výzkum etiologie virových chorob a genetické diverzity virů včetně detekce karanténních virových patogenů
  • studium patosystémů virových chorob a ekologie vektorů virů
  • inovace diagnostických metod virových patogenů obilnin, trav, řepky (brukvovitých plodin) ovocných dřevin a specifických plodin
  • mechanizmus a podstata rezistence rostlin vůči virovým patogenům včetně systému umlčení genů v interakci virus-rostlina
  • identifikace zdrojů rezistence proti virovým patogenům, včetně transgenózy pro získání odolnosti vůči virům
  • výzkum genomiky virů-rostlin (exprese genů, sekvenční technologie včetně NGS – Next generation sequencing) pro identifikaci genů zodpovědných za patogenitu či virulenci a rezistenci rostlin
Další činnosti
  • udržování virových patogenů obilnin, trav, brukvovitých rostlin a ovocných dřevin v rámci národního programu mikroorganizmů a jejich stálý rozvoj
Jiné činnosti (služby)
  • diagnostika virových patogenů jako servis pro pěstitele plodin, poradenské firmy a státní správu
  • detekce a determinace vektorů virů pro pěstitele
  • zemědělské poradenství v oblasti virových chorob obilnin
Další členové týmu:
Ing. Lucie Slavíková: zástupce vedoucího týmu, výzkumný pracovník, Ph.D. student ČZU – virové choroby řepky, diagnostika, rezistence plodin
Mgr. Khushwant Sandhu Singh, Ph.D.: výzkumný pracovník – virologie, molekulární biologie, bioinformatika, studium interakce rostlina-virus
Ing. Jan Ripl, Ph.D.: výzkumný pracovník – virové choroby obilnin, poradenství
Ing. Gabriela Schlesingerová, Ph.D.: výzkumný pracovník – diagnostika virů, rezistence plodin
Bc. Markéta Vítámvásová: technik ve výzkumu – biologické pokusy a diagnostika virů
Bc. Dmitrii Parshin: technik ve výzkumu – biologické pokusy, sérologická a molekulární diagnostika virů

Ing. Eva Beoni, Ph.D. (MD): výzkumný pracovník – molekulární biologie, diagnostiky virů

Kontakty na pracovníky týmu (telefon, mobil, e-mail) naleznete zde.


Nejvýznamnější aktuální výsledky týmu:
Predikce rizika výskytu viru žluté zakrslosti ječmene (BYDV)  
Výsledkem je softwarová aplikace umístěná na webových stránkách VÚRV. Tato aplikace slouží k vyhodnocení rizika výskytu BYDV v ozimých porostech.
Pro vyhodnocení celkového rizika výskytu viróz v podzimních porostech je nutno použít aplikaci pro vyhodnocení rizika výskytu viru zakrslosti pšenice (WDV). Tato aplikace lze využít k vyhodnocení rizika pouze v podzimních měsících. Při setí jařin není riziko škodlivého výskytu BYDV příliš vysoké, proto je dostačující vyhodnotit riziko výskytu viru zakrslosti pšenice (WDV).
Doporučuje se sledovat výskyt obilných mšic na pozemku i v přilehlých oblastech v celém průběhu roku, nicméně pro použití aplikace to není bezpodmínečně nutné.
Pro vyhodnocení podzimního výskytu mšic ve vzcházejícím porostu je nutné monitorovat mšice nejen v samotném porostu, ale především ve všech ostatních rizikových porostech v okolí (výdrol, plané a plevelné trávy, porosty nesklizené kukuřice). „Výskyt vyšší než ojedinělý“ znamená zaznamenání více než velmi malého množství (cca 5 kusů) obilných mšic během jednoho sledování. Při odpovědi na dotaz vyhodnocující výskyt viróz v předchozích letech na pozemku není nutné odlišovat jednotlivé virózy od sebe.
Výsledné vyhodnocení rizika je pouze doporučením, autoři aplikace nenesou žádnou právní zodpovědnost za chybné využití aplikace.
Citace:
Jarošová, J., Procházka, M., Bartáková, P., Kumar, J. (2016): Predikce rizika výskytu viru žluté zakrslosti ječmene (BYDV), Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., odkaz zde

Systém predikce migrace přenašeče viru žluté zakrslosti ječmene ve střední Evropě
Analýzou systému predikce migrace přenašeče BYDV mšice střemchové (Rhopalosiphum padi (L.)) bylo zjištěno že:

1) ve střední Evropě je 8 ° C teplotní práh migrace pro R. padi.;

2) vzlet může být opožděn v závislosti na délce světelné části dne;

3) počasí zhruba 9 měsíců před skutečnou migrací jsou pro velikost migrace velmi důležité;

4) podzimní teploty ovlivňují velikost vrcholu letní migrace, pravděpodobně tím, že regulují poměr jednotlivých sexuálních forem mšic;

5) na podzim mohou být velké teplotní amplitudy prospěšné pro sexuální formy, protože jejich produkce je stimulována nízkými nočními teplotami, zatímco vysoké denní teploty umožňují migraci na velké vzdálenosti;

6) během teplých podzimů, okřídlené, živorodé mšice mohou být produkovány snadněji a sexuální formy bývají formovány později na podzim;

7) většina populací R. padi je v ČR holocyklická;

8) vysoké srážky v únoru, březnu a v létě prodlužují dobu letní migrace;

9) dlouhá letní migrace vede k hojné podzimní migraci.
Citace:
Jarošová, J., Źelazny, W.R., Kundu J. K. (2019): Patterns and predictions of Barley yellow dwarf virus vector migrations in Central Europe. Plant Disease, 103 (8):2057-2064.
Choroby obilnin od zasetí až do sklizně (determinace a možnosti ochrany) 
Výsledkem je certifikovaná metodika pro praxi, která zahrnuje komplexní popis chorob obilnin od setí do sklizně, včetně doporučených ochranných opatření proti nim. Problematika houbových a virových chorob pšenice je vzhledem k vysokému zastoupení obilnin v osevních postupech a velké pěstované ploše stále velmi aktuální téma. Hlavními virovými chorobami jsou virová zakrslost pšenice, (původce WDV), žlutá virová zakrslost ječmene (původce BYDV) a virová čárkovitá mozaika pšenice způsobovaná virem WSMV. Z houbových chorob jsou obilné porosty nejčastěji decimovány stéblolamem, padlím, sněťmi, rzemi, klasovými fuzariózami a listovými skvrnitostmi. Tato metodika shrnuje současné poznatky o uvedených virových a houbových chorobách, zaměřuje se na popis, původce, symptomy, výskyt, polní i laboratorní diagnostiku a možnosti záměny. Jednotlivé choroby jsou řazeny v pořadí, v jakém je riziko jejich výskytu v agroekosystému. Metodika může sloužit široké zemědělské veřejnosti jako klíč k určování jednotlivých chorob obilnin.

Citace:

Slavíková, L., Chrpová, J., Palicová, J., Hanzalová, A., Dumalasová, V., Ripl, J., Jarošová, J., Kumar (2018): Choroby obilnin od zasetí až do sklizně (determinace a možnosti ochrany) Praha, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 59 pp.
Infekční klon viru zakrslosti pšenice, reakční směsi a primery pro jeho detekci
Patent zahrnuje infekční klon viru zakrslosti pšenice a sadu 2 reakčních směsí pro detekci DNA vznikajících virových částic a detekci přítomnosti infekčních klonů viru zakrslosti pšenice pomocí metody PCR. Řešení je charakterizováno infekčním klonem viru zakrslosti pšenice o specifické sekvenci, jež zahrnuje vloženou kopii DNA viru zakrslosti pšenice od úseku LIR až opět po úsek LIR. Detekční směsi následně umožňují detekovat jak DNA nově vznikajících virových částic, tak detekovat přítomnost samotného infekčního klonu pomocí metody PCR.
Genom WDV (A) a jeho infekční klon (B)
 
Citace:
Cejnar, P., Kumar, J. (2017): Infekční klon viru zakrslosti pšenice, reakční směsi a primery pro jeho detekci. č. patentu: 307014

Virus čárkovité mozaiky pšenice: po století známý virus s rostoucím významem po celém světě
Výsledek se týká komplexního profilu viru čárkovité mozaiky pšenice (WSMV), jehož výskyt u ozimé pšenice v ČR má stoupající tendenci. Unikátnost výsledku spočívá v nových poznatcích o WSMV- cyklu choroby, způsobu přenosu patogenu, diagnostice, genetické diverzitě WSMV včetně identifikace rekombinací sekvence genomu viru a fylogeneze, rezistence obilnin vůči tomuto patogenu a účinné ochraně obilnin vůči němu.
Genetická diverzita WSMV: A-podle celkového genomu WSMV, B-podle genu obalového proteinu WSMV, C- analýza rekombinace sekvence nukleotidů dle celkového genomu WSMV, D- analýza rekombinace sekvence nukleotidů dle genu obalového proteinu WSMV.
Citace:
Singh, S. K., Wegulo, S. N., Skoracka, A., Kumar Kundu, J. (2018): Wheat streak mosaic virus: a century old virus with rising importance worldwide. Molecular Plant Pathology, 2018, 19 (9): 2193 – 2206.
Vývoj TaqMan multiplex Real-time qPCR metody pro detekci a kvantifikaci viru žluté zakrslosti ječmene, viru zakrslosti pšenice a viru čárkovité mozaiky pšenice a studie jejich interakcí
V České republice jsou převážně vyskytujícími se obilnými viry BYDV a WDV, které mohou v porostech obilovin způsobit významné ztráty výnosů. Dalším virem, který v České republice nabývá na významu je WSMV. V této studii byl vyvinut test TaqMan Multiplex Real-Time (qPCR) pro simultánní detekci BYDV (druh PAV, PAS a MAV), WDV a WSMV. Dále byly vyvinuty další testy pro kvantifikaci virů u pšenice a ječmene. Test byl optimalizován a použit k identifikaci možných synergických nebo antagonistických vztahů mezi viry u pšenice a ječmene, které by byly charakterizovány zvýšením nebo snížením titru jednotlivých virů. Za tímto účelem byl proveden skleníkový experiment s umělou inokulací smíšených a jednotlivých infekcí BYDV-PAV, WDV a WSMV a byly odebrány terénní vzorky z porostů pšenice a ječmene se smíšenými a jednotlivými infekcemi BYDV a WDV. U žádného z virů nebyl zaznamenán žádný trend zvyšování nebo snižování titru.
 TaqMan RT-qPCR pro detekci a kvantifikaci BYDV, WDV a WSMV
Citace:
Jarošová, J., Ripl, J., Fousek, J., Kumar Kundu, J. (2018): TaqMan Multiplex Real-Time qPCR assays for the detection and quantification of Barley yellow dwarf virus, Wheat dwarf virus and Wheat streak mosaic virus and the study of their interactions. Crop & Pasture Science, 2018, 69 (8): 755 – 764.
Rozdíly v sekvenci obalového proteinu viru čárkovité mozaiky pšenice mezi plodinovými a neplodinovými hostiteli
Virová čárkovitá mozaika pšenice způsobená WSMV – Wheat streak mosaic virus je závažná choroba obilnin, zejména pšenice. Bylo zjištěno, že se virus na kulturních rostlinách svým genetickým kódem výrazně odlišuje od populací vyskytujících se na planých travách. Izoláty WSMV z trav mají několik mutací v centrální doméně v obalovém proteinu oproti izolátům pšenic. Tyto odlišnosti mohou indikovat jak přizpůsobení se hostiteli, tak i odlišné vlastnosti jednotlivých izolátů viru ve své patogenitě, přenosu schopnosti a jiných důležitých znacích.
Rozdíly aminokyselin v sekvenci obalového proteinu WSMV mezi izoláty z pšenice a z plevelných rostlin
Citace:
Singh K., Kundu, J. K. Variations in coat protein sequence of Wheat streak mosaic virus among crop and non-crop hosts. Crop & Pasture Science, 2017, 68 (4): 328 – 336.
Řešené projekty:
  • MZE RO0418: VZ 19: Studium interakcí virových patogenů rostlin s hostiteli a přenašeči v podmínkách měnícího se klimatu
  • LTC18001 Umlčování genů rajčete pomocí RNA interference proti karanténnímu patogenu viru kroužkovitosti tabáku (TRSV)
  • TM01000044 Analýza rezistence řepky vůči virovým patogenům

Seznam vybraných publikací (2018–2020):

2018

  • Singh et al. (2018) Wheat streak mosaic virus: a century old virus with rising importance worldwide. Molecular Plant Pathology 19(9): 2193–2206. (IF=4,4).
  • Cejnar et al. (2018) Two mutations in the truncated Rep gene RBR domain delayed the Wheat dwarf virus infection in transgenic barley plants. Journal of Integrative Agriculture, 17(11): 2492–2500. (IF=1,3)
  • Jarošová et al. (2018) TaqMan Multiplex Real-Time qPCR assays for the detection and quantification of Barley yellow dwarf virus, Wheat dwarf virus and Wheat streak mosaic virus and the study of their interactions. Crop & Pasture Science 69: 755-764. (IF=1,3)
  • Singh K., Kundu J.K. (2018) Chapter 8: Wheat streak mosaic virus: cereal pathogen with growing importance. In Plant Viruses, Diversity, Interaction and Management. Gaur et al edited, CRC Press © 2018 by Taylor & Francis Group, LLC. Page 113-147 .
  • Kornobis et al. (2018) Molecular characterisation of plant parasitic nematode Longidorus poessneckensis Altherr, 1974 (Nematoda: Longidoridae). European Journal of Plant Pathology, 151 (3): 791 – 802 (IF=1,7)
  • Slaviková et al. (2018) Monitoring výskytu virové žloutenky vodnice v roce 2017. Úroda, 66(6): 54 – 58.
  • Slavíková et al. (2018) Infekce virové žloutenky vodnice a její vliv na biologické a výnosové prvky ozimé řepky. Rostlinolékař, 29(6): 10 – 14
  • Slavíková et al. (2018) Monitoring virových chorob řepky ve vegetačním období 2017-2018. Rostlinolékař, 29(6): 14 – 17
  • Slavíková, L., Kumar, J. (2018). Virové choroby řepky a možnosti ochrany. Agromanuál, 13 (7): 40 – 42.
  • Slavíková et al. (2018) Choroby obilnin „od zasetí až do sklizně“ (determinace a možnosti ochrany). Metodika pro praxi. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, s. 56 ISBN: 978-80-7427-289-9
  • Jarošová J., Kumar, J. (2018) Reakční směs pro detekci a kvantifikaci tří obilných RNA virů (WDV, WSMV, BYDV) pomocí TaqMan Real-time RT-PCR. č. užitného (průmyslového) vzoru: 31435.
  • Holý et al. (2018) Biologie a ekologie kříska polního a možnosti ochrany obilnin proti virové zakrslosti pšenice, Praha, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2018, 56 pp.
  • Chrpová et al. (2018) Ječmen ozimý – liniový materiál VIR 08/03/08, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2018.
  • Chrpová et al. (2018) Ječmen ozimý – liniový materiál VIR 13/08, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2018.
  • Jarošová, J., Kumar, J. (2018) Reakční směs pro detekci a kvantifikaci tří obilných RNA virů (WDV, WSMV, BYDV) pomocí TaqMan Real-time RT-PCR, 2018, č. užitného (průmyslového) vzoru: 3143.
  • Jarošová, J., Kumar, J. (2018) Reakční směs pro normalizaci kvantifikace RNA při analýze viromu v pšenici a ječmeni, 2018, č. užitného (průmyslového) vzoru: 32308.
  • Jarošová et al. (2018) Metodika stanovení rizika zvýšeného výskytu BYDV v ozimých obilninách. Praha, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2018, 30 pp.
  • Jarošová, J., Kumar, J. (2018) Metodika detekce tří obilných virů (BYDV, WDV, WSMV) pomocí Multiplex TaqMan RT-qPCR. Praha, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2018, 33 pp.

2019

  • Jarošová et al. (2019) Patterns and predictions of Barley yellow dwarf virus vector migrations in Central Europe. Plant Disease, 103 (8):2057-2064. (IF=3,6)
  • Wang et al. (2019) Higher bacterial diversity of gut microbiota in different natural populations of leafhopper vector does not influence WDV transmission. Frontiers in Microbiology 10, AN- 1144. (IF=4,3)
  • Wang et al. (2019) ADP ribosylation factor 1 facilitates spread of wheat dwarf virus in its insect vector. Cellular Microbiology. AN-e13047 (IF=4,4).
  • Viktorova et al. (2019) Recombinant expression of osmotin in barley improves stress resistance and food safety during adverse growing conditions. Plos One, 14, AN-e0212718 (IF=2,8)
  • Cejnar et al. (2019) Wheat dwarf virus infectious clones allow to infect wheat and Triticum monococcum plants. Plant Protection Science, 55: 81-89. (IF=1,5).
  • Singh et al. (2019) RNAi-mediated resistance against viruses in perennial fruit plants. Plants 8(10), 359; https://doi.org/10.3390/ (IF=2,6)
  • Singh et al. (2019) Quantitative analysis of the interaction of heterologous viruses with Plum pox virus in C5 ‘HoneySweet’ transgenic plums. Journal of Integrative Agriculture 18 (10): 2302-2310 (IF=1,3).
  • Singh et al. (2019) Virome identification in wheat in the Czech Republic using small RNA deep sequencing. Journal of Integrative Agriculture (accepted, IF=1,3).

2020

  • Jarošová et al. (2020) Analysis of small RNAs of barley genotypes associated with resistance to Barley yellow dwarf virus. Plants 2020, 9(1), 60; (IF=2,6)
  • Sõmera et al. (2020) Sixty Years after the First Description: Genome Sequence and Biological Characterization of European Wheat Striate Mosaic Virus Infecting Cereal Crops. Phytopathology, 110 (1):68-79. (IF=3,0)
  • Singh et al. (2020) Virome identification in wheat in the Czech Republic using small RNA deep sequencing. Journal of Integrative Agriculture (in press, IF=1,3).
  • Ripl et al. (2020) Differences in responses to wheat dwarf virus infection in contrasting wheat cultivars Ludwig and Svitava. Plant Protection Science, 56, 2020 (2): 1–7. (IF 1,5)
  • Chrpová et al. (2020) The evaluation of wheat cultivar resistance and yield loss thresholds in response to Barley yellow dwarf virus-PAV infection. Agriculture, 10(1), 20.

______________________________________________
Webová stránka týmu byla aktualizována k 29.04.2020