Pflanzliche Virologie: Band 1 Einführung in die allgemeinen Probleme [Reprint 2021 ed.] 9783112566305, 9783112566299

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B E RIO HTTGUNO E N

Seite

05: E r l ä u t e r u n g e n zur Abb. 40, vorletzte Zeile von u n t e n , lies ,,NG" s t a t t „ N g " .

Seite

93: Tabelle 6, Zeile A 1. letzte Spalte, lies ,,10 - 4 " s t a t t ,,10~ 3 ' 8 ".

Seite 211: F u ß n o t e , lies „ T i n o x " s t a t t „ D i n o x " . Seite 24-7: vorletzte Zeile, lies „Äthylenchlorhydrin ( C H 2 C 1 - C H 2 0 H ) , Äthylenchlorid (CH 2 C1-CH 2 C1), Tetrachlorkohlenstoff (Rindite)".

Pflanzliche Virologie, ISaml I

MAXIMILIAN

KLINKOWSKI

PFLANZLICHE

VIROLOGIE

BAND I

PFLANZLICHE VIROLOGIE BAND I

Einführung in die allgemeinen Probleme unter Mitarbeit

von

Dr. G. Baumann, Aschersleben • Reg.-Rat Dr. R. Bercks, Braunschweig Reg.-Rat Dr. O. Bode, Braunschweig • Dr. Ch. Schade, Halle Dr. K. Schmelzer, Aschersleben • Dr. H. A. Uschdraweit, Berlin-Dahlem Dr. J . Volk, Braunschweig und Dr. H. Wolffgang, Aschersleben herausgegeben

von

Prof. Dr. Maximilian Klinkowski Direktor der Biologischen Zentralanstalt der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin, Institut für Phytopathologie Aschersleben und des Phytopathologischen Institutes der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Mit 103

Abbildungen

AKADEMIE-VERLAG 1958

•

BERLIN

Erschienen im A k a d e m i e - V e r l a g GmbH, B e r l i n W 8, M o h r e n s t r a ß e 39 C o p y r i g h t 1958 b y A k a d e m i e - V e r l a g GmbH, Berlin Alle R e c h t e v o r b e h a l t e n Lizenz-Nr. 202 • 100/277/53 S a t z und D r u c k : D r u c k h a u s „ M a x i m Gorki", A l t e n b u r g Bestell» und V e r l a g s n u m m e r : 5277/1 P r i n t e d in G e r m a n y

Wir werden oft vor dem Unbekannten innezuhalten haben. Rainer Maria Rilke

VORWORT Vor mehr als 6 Jahrzehnten haben die grundlegenden Arbeiten von IWANOWSKI, B E I J E R I N C K u n d A. M A Y E R die pflanzliche V i r u s f o r s c h u n g a u s der

Taufe gehoben. Die Bedeutung dieser Untersuchungen wurde zur damaligen Zeit und lange danach auch nicht annähernd gewürdigt und verstanden. Heute steht die pflanzliche Virologie gleichberechtigt in der Phytopathologie neben den Wissenszweigen der Mykologie und der Bakteriologie, von denen letztere um die Jahrhundertwende auch noch um ihre Anerkennung rang. In allen Ländern der Erde ist in den letzten Jahrzehnten das Interesse für die pflanzliche Virusforschung immer größer geworden, da die wirtschaftliche Bedeutung der Virosen dies zwangsläufig bedingte. Die heute vorliegende Literatur ist nahezu unabsehbar geworden, und es ist kaum noch möglich, auf allen Teilgebieten den Stand unseres Wissens zu übersehen. Die pflanzliche Virusforschung ist heute in gleicher Weise Arbeitsgebiet des Biologen, sei er nun Botaniker oder Entomologe, des Biochemikers und des Biophysikers und anderer mehr. Die Vielfalt der Probleme hat uns dazu bewogen, in Form einer Gemeinschaftsarbeit einen Überblick über die hierher gehörigen Fragen zu geben. Wir begrüßen es dankbar, daß über trennende Grenzen hinweg sich Kollegen aus beiden Teilen Deutschlands bereit gefunden haben, am gleichen Werk zu schaffen. Die vorliegende Einführung in die pflanzliche Virologie — sie erhebt nicht Anspruch mehr zu sein — ist die Gemeinschaftsarbeit der Institute für Virusserologie, landwirtschaftliche Virusforschung und gärtnerische Virusforschung der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft in Braunschweig bzw. BerlinDahlem und der Biologischen Zentralanstalt der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin, Institut für Phytopathologie Aschersleben, sowie des Phytopathologischen Institutes der Martin-Luther-Universität HalleWittenberg. Unser Bestreben ging dahin, das erste deutsche Buch der pflanzlichen Virologie zu schaffen, das als eine Einführung in dieses Wissensgebiet gedacht ist und damit andere Bücher handbuchartigen Charakters nicht überflüssig machen soll. Dem Charakter dieses Buches entsprechend ist bewußt darauf verzichtet worden, Literatur zu zitieren und in den meisten Fällen wurde auch davon Abstand genommen, Autorennamen zu nennen. Wer sich über dieses Gebiet nicht nur orientieren will, sondern experimentell zu arbeiten gedenkt,

VI

Vorwort

der wird der Literatur an anderer Stelle nicht e n t r a t e n können. Wir hoffen mit dieser E i n f ü h r u n g in die pflanzliche Virologie dem Studenten der Landwirtschaft u n d der Biologie, dem Landwirt u n d dem Gärtner, dem praktischen Pflanzenschutzdienst u n d anderen Interessenten ein Hilfsmittel in die H a n d gegeben zu haben, das sie über die wichtigsten Probleme unterrichtet. Wir haben erstmalig in der Virusliteratur ü b e r h a u p t den Versuch unternommen, ein P r a k t i k u m der pflanzlichen Virologie zu gestalten. E s soll zur Ergänzung der phytopathologischen Vorlesung dienen u n d andererseits die S t u d e n t e n der Landwirtschaft u n d der Biologie in die experimentelle Arbeit dieses Spezialgebietes einführen. E s wurden hierbei lediglich Versuche berücksichtigt, die ohne nennenswerten a p p a r a t i v e n A u f w a n d f ü r eine größere Anzahl von S t u d e n t e n d u r c h f ü h r b a r sind. Die Auswahl der Experimente fiel auf dem Gebiet der Virologie, das in jeder Hinsicht noch so stark in F l u ß ist, nicht leicht. I n vielen Fällen schloß der völlige Mangel a n kausaler D e u t u n g den Versuch vom Praktikumsstoff aus. Die stoffwechselphysiologischen Veränderungen der viruskranken Pflanze sind häufig zu unspezifisch oder ihre Erfassung ist zu kompliziert, u m den Versuch sinnvoll f ü r ein P r a k t i k u m erscheinen zu lassen. Die Zahl der f ü r den Unterricht geeigneten Versuche n i m m t d a n k der intensiven Forschungsarbeit ständig zu, so d a ß die vorliegende Auswahl bald ergänzungsbedürftig sein wird. Nicht berücksichtigt wurden Versuche zur Elektronenmikroskopie, da im allgemeinen in den betreffenden I n s t i t u t e n kein Elektronenmikroskop den S t u d e n t e n zur Verfügung steht. Man möge unserem B e m ü h e n Verständnis entgegenbringen, wobei wir f ü r Kritik u n d Anregung jederzeit d a n k b a r sein werden. Wir hoffen, d a ß diese E i n f ü h r u n g in die pflanzliche Virologie eine Lücke im deutschen S c h r i f t t u m zu schließen vermag u n d d a m i t der pflanzlichen Virusforschung das Interesse sichert, das ihr unserer Meinung nach z u k o m m t . Aschersleben, März 1957 M. KLINKOWSKI

INHALTSVERZEICHNIS E i n l e i t u n g (KLINKOWSKI) Seite

Geschichtliche Entwicklung Wirtschaftliche Bedeutung Definition des Virusbegriffes N a t u r der Viren ALLGEMEINER

1 6 9 9 TEIL

S y m p t o m a t o l o g i e (USCHDRAWEIT)

Allgemeines. Symptomablauf. Äußere Symptome: allgemeine Formveränderungen, Symptome a n Sprossen, Blättern, Blüten, F r ü c h t e n u n d unterirdischen Organen. Innere Symptome: Variabilität der Symptome in Abhängigkeit von Virus, Wirtspflanze u n d Umwelt Übertragungsmöglichkeiten

17

(SCHMELZER)

durch Pfropfung, Zellpreßsaft u n d K o n t a k t , Samen, Boden und Cuscuta . .

52

Ü b e r t r a g u n g d u r c h I n s e k t e n u n d d a s V i r u s - I n s e k t - V e r h ä l t n i s (VOLK) Mundwerkzeuge der Insekten, Virusaufnahme durch Insekten, Vektoren und von ihnen übertragene Viren, Insekt und Virusausbreitung, Virus-Insekt, persistente Viren, Transport u n d Vermehrung des Virus im Insekt, Weitergabe des Virus an die Nachkommenschaft, nichtpersistente Viren, Anlage von Blattlauskulturen Virus-Wirt-Verhältnis

63

(USCHDRAWEIT)

Infektionsvorgang, Vermehrung, Wanderung, Konzentration, Reaktion der Wirtspflanze auf das Virus (Axenie, Affinität, Wirtspflanzenkreis, Einfluß auf Anatomie u n d Physiologie), Reaktion der Wirtspflanze auf mehrere Viren bzw. Virusstämme 103 P h y s i k a l i s c h e und chemische E i g e n s c h a f t e n der p f l a n z l i c h e n Viren a) B i o p h y s i k (BODE)

Reindarstellung der Viren, fraktionierte Zentrifugation, Ultrazentrifuge, Elektrophorese, Molekulargewichtsbestimmungen, Sedimentation, Viskosität, Diffusion, Strömungsdoppelbrechung, spektrale Absorption, Einfluß physikalischer Faktoren auf die Infektiosität 116 b) B i o c h e m i e (WOLFFGANG)

Viren als Nucleoproteide, Proteine u n d Proteide, Bausteine der Eiweiße, Verknüpfung der Bausteine im Eiweiß, chemische Eigenschaften von

VIII

Inhaltsverzeichnis Seite P r o t e i n e n ; Nucleinsäuren, B e d e u t u n g der Nucleinsäuren, Bausteine der Nucleinsäuren, V e r k n ü p f u n g der Bausteine, Hydrolyse, Bauprinzip, Seitenketten, Analytik der Nucleinsäuren u n d ihrer Bausteine, Eigenschaften v o n Nucleinsäuren, Nucleoproteide ; Isolierung v o n Viren, E W K o m p o n e n t e der Viren, N S - K o m p o n e n t e der Viren, physiologische Bedeut u n g des Virus-Eiweißes, physiologische B e d e u t u n g der Virus-Nucleinsäure, Eigenschaften der Viren, chemisch-physiologische Beziehungen zwischen Virus u n d W i r t 124

M o r p h o l o g i e p f l a n z l i c h e r V i r e n (BODE) Methoden zur B e s t i m m u n g v o n Teilchengrößen, F o r m u n d Gestalt der Virusteilchen, Einschlußkörper u n d ihr A u f b a u 150 S e r o l o g i e p f l a n z l i c h e r V i r e n (BERCKS) Die Begriffe Antigen u n d Antikörper, N a c h w e i s m e t h o d e n , Herstellung v o n Seren, qualitativer Nachweis, Differenzierung v o n V i r u s s t ä m m e n , U n t e r suchungen über den V i r u s a u f b a u , q u a n t i t a t i v e r Nachweis, Grenzen der Serologie 162 V a r i a b i l i t ä t p f l a n z l i c h e r V i r e n (BODE) V o r k o m m e n v o n V a r i a n t e n , Unterschiede zwischen S t ä m m e n einer Virusart, Auslösung v o n M u t a t i o n e n , P r ä m u n i t ä t 177 K l a s s i f i z i e r u n g u n d N o m e n k l a t u r p f l a n z l i c h e r V i r e n (BAUMANN) P r o b l e m a t i k der Virusnomenklatur, nichtbinomiale u n d binomiale S y s t e m e .

185

V i r u s n a c h w e i s (SCHMELZER)

Ä u ß e r e S y m p t o m e , I n d i k a t o r p f l a n z e n , innere chemische Verfahren, serologische V e r f a h r e n

Symptome,

physikalisch197

B e k ä m p f u n g p f l a n z l i c h e r V i r e n (KLINKOWSKI) Saat- u n d Pflanzgut, K u l t u r - u n d P f l e g e m a ß n a h m e n , U n k r a u t - u n d Vektorenb e k ä m p f u n g , A n b a u resistenter Sorten, P r ä m u n i s i e r u n g , W ä r m e - u n d Chemotherapie 208 ANHANG

K l e i n e s v i r o l o g i s c h e s P r a k t i k u m (SCHADE) I. A r b e i t s h i n w e i s e 1. Desinfektion 2. Versuchsmaterial a) Pflanzen b) Viren

221 222 223

II. D i e e x p e r i m e n t e l l e V i r u s ü b e r t r a g u n g Versuch „ ,, ,, ,,

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Glasspatelmethode Nadelstichinfektion I n f e k t i o n m i t u n d ohne K a r b o r u n d I n f e k t i o n s m e t h o d e nach Yarwood Sensibilisierung der Pflanze durch eine Dunkelperiode Steigerung des Infektionserfolges durch Chemikalien Spaltpfropfung

224 226 226 227 228 228 229

Inhaltsverzeichnis

IX Seite

Versuch 8. Nachbarschaftspfropfung (Ablaktieren mit Gegenzungen) . . . „ 9. Piaschenpfropfung „ 10. Knollenpfropfung „ 11. Übertragung des Gurkenmosaikvirus durch Cuscuta campestris Yunck „ 12. Übertragung des Blattrollvirus durch Myzus persicae Sulz. . .

229 231 231 232 233

III. Die v i r u s k r a n k e P f l a n z e Versuch 13. Virus-Einschlußkörper in Epidermis- u n d Haarzellen 234 a) amorphe Einschlüsse (X-Körper) b) kristalline intrazelluläre Einschlüsse c) kristalline intranukleäre Einschlüsse „ 14. Fluoreszenz kristalliner Einschlußkörper des TMV 236 „ 15. Fluoreszenz virusinfizierter Tabakblätter 237 „ 16. Anatomie des mosaikkranken Tabakblattes 237 „ 17. Anatomie der Wurzel blattrollkranker Kartoffelpflanzen . . . 238 18. Sichtbarmachen des TMV durch Fällung u n d F ä r b u n g . . . . 239 19. Reinigung des TMV 240 IV. Die V i r u s - D i a g n o s e Versuch 20. Nachweis der Blattrollkrankheit in Kartoffelpflanzen durch den Fuchsintest nach Bode „ 21. Fluoreszenz der Phloemnekrosen blattrollkranker Kartoffelpflanzen „ 22. Nachweis der Blattrollkrankheit durch den Resorcintest. . . . „ 23. Nachweis des gewöhnlichen Bohnenmosaikvirus im Schalentest nach Quantz „ 24. Serologischer Nachweis des Kartoffel-X-Virus (Blättchenmethode nach Stapp u n d Bercks) „ 25. Serologischer Nachweis des Kartoffel-X-Virus in Dunkel- und Lichtkeimen nach Stimulierung ruhender Kartoffelknollen. . . „ 26. Serologischer Nachweis des Kartoffel-Y-Virus nach Bartels. . . „ 27. Bestimmung des Serum- bzw. Virustiters „ 28. Serologische Mikroreaktion unter Parafflnöl „ 29. Agglutinationsreaktion „ 30. Augenstecklingstest nach Köhler „ 31. P r ä m u n i t ä t „ 32. Trennung von Kartoffel-X- u n d Y-Virus durch Filterpflanzen. . „ 33. Trennung des TMV vom Kartoffel-X-Virus durch Verdünnung „ 34. Trennung desTMV vomÄtzmosaikvirus durch Hitzeinaktivierung „ 35. Trennung des TMV u n d Kartoffel-X-Virus durch Basen- und Säurebehandlung „ 36. Trennung des TMV und Tabakringfleckenvirus auf Grund der unterschiedlichen Empfindlichkeit gegen Phenol nnd Natriumpermanganat V. D e r Versuch „ „

241 243 243 245 246 247 248 249 250 251 252 252 254 254 255 255 256

quantitative Virusnachweis 37. Vergleich von 2 TMV-Lösungen nach der Halbblattmethode . . 256 38. Vergleich von mehr als 2 Viruslösungen nach Youden u n d Beale 257 39. Nachweis von Lokalläsionen mittels Jodjodkali nach Holmes . 258

VI. V i r u s i n a k t i v i e r u n g u n d I n f e k t i o n s h e m m u n g Versuch 40. Inaktivierung des TMV durch Erhitzen (Bestimmung des thermalen Inaktivierungspunktes) 259

X

Inhaltsverzeichnis Seite

Versuch 41. Inaktivierung des Kartoffel-Y-Virus durch Alterung in vitro . . „ 42. Inaktivierung des TMV durch Wasserstoffsuperoxyd „ 43. Inaktivierung des Kartoffel-X-Virus ohne Verlust der serologischen Aktivität „ 44. H e m m u n g der TMV-Infektion durch Kupfersulfat „ 45. H e m m u n g der TMV-Infektion durch Nelkenpreßsaft

259 260 260 261 262

VII. T h e r a p i e d e r V i r u s k r a n k h e i t e n Versuch 46. Wärmetherapie Blattrollvirus-infizierter Kartoffelknollen . . . 263 ,, 47. Wärmetherapie virusinfizierter Pflanzen 263 Virusliteratur

265

Sachregister

267

Einleitung von M. KLINKOWSKI

Geschichtliche Entwicklung Die ersten verbürgten Nachrichten über das Vorkommen pflanzlicher Virosen gehen auf das 16. J a h r h u n d e r t zurück. I m J a h r e 1576 beschrieb in Holland CAROLUS CLUSIUS (CHARLES DE L'ECLUSE) in seinem B u c h , , Rariorum stirpium per Hispanias observatrum historia" die „Buntstreifigkeit der Tulpe". Es handelt sich hierbei u m eine K r a n k heit, die durch eine auffällige F l a m m u n g der Blüte gekennzeichnet ist, die den Zierwert dieser Pflanze erhöht. I n den darauffolgenden J a h r e n , insbesondere zu Beginn des 17. J a h r h u n d e r t s , finden wir derartige Pflanzen sehr oft auf den Stilleben flämischer u n d holländischer Maler (Abb. 1), wir n e n n e n hier nur die N a m e n AMBROSIUS B O S S C H A E R T ( 1 5 6 5 b i s 1621), JACQUES DE GHEYN (1565—1629), GHEL

JAN

BRUE-

(1568—1625),

THASAR VAN D E R A S T

BAL(ge-

boren vor 1590, gestorben n a c h 1 6 6 0 ) , A B R A H A M VAN BEYEREN

(1620—1690),

RACHEL RUYSCH (1664 bis 1750),

J A N VAN

HUYSUM

und JAN DÄVIDSZDEHAAN (1606 bis (1682—1749) 1

Virologie

ABB

L

Vase mit Blumen VAN HUYSUM (London, Wallace Collection)

JAN

2

M.

KLINKOWSKI

1683). Die Virusnatur dieser K r a n k h e i t blieb zunächst u n e r k a n n t , aber bereits im J a h r e 1637 w u ß t e n die holländischen Tulpenanbauer, d a ß die Buntstreifigkeit durch P f r o p f u n g auf einfarbige Tulpen übertragen werden konnte. Aus dem J a h r e 1675 ist uns eine genaue Anweisung von BLAGRAVE über die P f r o p f u n g von Zwiebelhälften erhalten. Mehr als 250 J a h r e ist m a n der Auffassung gewesen, d a ß die Buntstreifigkeit der Tulpe provoziert werden konnte, wenn m a n Tulpenzwiebeln in nährstoffarme Böden pflanzte oder sie ungünstigen Umweltverhältnissen aussetzte. E r s t im J a h r e 1928 wurde die infektiöse N a t u r dieser K r a n k h e i t u n t e r Beweis gestellt. Eine infektiöse Chlorose des J a s m i n s (vermutlich J. officinale) wurde 1715 in einer englischen Gartenbauzeitschrift beschrieben. Weit zurückreichend sind auch die Nachrichten über Krankheitserscheinungen der Kartoffel, von denen wir heute wissen, daß es sich hierbei u m Virosen dieser Kulturpflanze gehandelt h a t . Aus der zweiten H ä l f t e des 18. J a h r h u n d e r t s sind uns Veröffentlichungen b e k a n n t , in denen von einem „ A b b a u " (Degeneration) im Kartoffelbau E n g l a n d s die Rede ist, der zu erheblichen Ertragsverlusten Veranlassung gab. Die erste Veröffentlichung von MAXWELL, einem englischen Bauern, geht auf das J a h r 1757 zurück. ANDERSON (1792) ist bereits damals zu der Einsicht gekommen, d a ß es sich hierbei u m eine infektiöse E r k r a n k u n g handelte, daß e r k r a n k t e Kartoffelstauden stets wieder einen k r a n k e n N a c h b a u liefern u n d daß in der Stärke des A u f t r e t e n s eine regionale Abhängigkeit zu erkennen ist. E r brachte eine B e k ä m p f u n g s m e t h o d e in Vorschlag, die in F o r m einer negativen Staudenauslese bis auf den heutigen Tag bedeutungsvoll geblieben ist. E r forderte bereits damals, daß diese Bereinigung frühzeitig zu erfolgen h ä t t e . Wir wissen nicht, wann die Kartoffelviren erstmalig nach E u r o p a gelangt sind, glauben jedoch a n n e h m e n zu dürfen, d a ß sie dieser Nutzpflanze aus ihrer H e i m a t in die neuen Anbaugebiete nachgefolgt sind. Welche Bed e u t u n g den Kartoffelvirosen bereits damals beigemessen wurde, geht aus der Tatsache hervor, d a ß im J a h r e 1778 die Agricultural Society of Manchester ein Preisausschreiben erließ, das die ursächliche K l ä r u n g dieser Krankheitserscheinungen z u m Gegenstand h a t t e . Die infektiöse Buntblättrigkeit des Abutilon (Abutilon striatum var. thompsonii) ist durch Veröffentlichung einer englischen Gartenbauzeitschrift seit d e m J a h r e 1868 b e k a n n t . Diese Zierpflanze wurde nach England wahrscheinlich aus Brasilien oder Guatemala eingeführt, u n d die Gärtner e r k a n n t e n sehr bald, daß die B u n t b l ä t t r i g k e i t nicht s a m e n ü b e r t r a g b a r ist, sondern n u r durch P f r o p f u n g erhalten werden k a n n . Die erste H ä l f t e des 19. J a h r h u n d e r t s lieferte nur unwesentliche Beiträge. Das Tabakmosaik — heute ist das Tabakmosaikvirus das Modellobjekt der pflanzlichen Virusforschung 1 — wurde 1859 erstmalig durch VAN SWIETEN beobachtet u n d 27 J a h r e später gab ADOLF MAYER dieser Erscheinung den N a m e n 1

Wir werden uns für das Tabakmosaikvirus häufig der heute allgemein üblichen Abkürzung „TMV" bedienen.

3

Einleitung

Mosaikkrankheit. I h m verdanken wir den ersten Nachweis, daß durch Saftinjektion eine K r a n k h e i t s ü b e r t r a g u n g möglich ist. Dies ist der Ausgangspunkt der modernen pflanzlichen Virusforschung geworden. I m Z u s a m m e n h a n g hiermit sind die N a m e n zweier weiterer Männer zu nennen. DIMITRII IWANOWSKI gebührt das Verdienst, 1892 erstmalig zwischen Viren u n d anderen K r a n k heitserregern unterschieden zu haben. E r stellte fest, daß der P r e ß s a f t mosaikkranker Tabakpflanzen gewöhnliche Bakterienfilter zu passieren vermag, ohne seine Infektiosität einzubüßen. I m J a h r e 1898 bestätigte, unabhängig von dieser Feststellung, MARTINUS WILLEM BEIJERINCK diesen B e f u n d u n d n a n n t e

das zunächst noch rätselhafte Agens ,,contagium

A b b . 2. A D O L F MAYER (1843 — 1 9 4 2 ) , WILLEM

BEIJERINCK (1851 —1931).

DIMITRII

Die

vivum

IWANOWSKI

Wegbereiter

der

fluidum".

Es erscheint

(1864 — 1920),

MARTINUS

pflanzlichen Virusforschung

abwegig, in dem einen oder anderen der Genannten den eigentlichen Begründer der pflanzlichen Virusforschung zu sehen, wir werden sie stets mit gleichem Verdienst als die Begründer bzw. Wegbereiter dieses Wissenszweiges zu nennen haben (Abb. 2). Wir sprechen heute von 4 Phasen der pflanzlichen Virusforschung. Die erste Phase datiert von der Beschreibung der Buntstreiflgkeit der Tulpe im J a h r e 1576 bis zum J a h r e 1869. Wir verstehen d a r u n t e r einen Zeitabschnitt, in dem die ersten Krankheitserscheinungen beschrieben wurden u n d von denen wir heute mit Sicherheit wissen, d a ß sie Virosen darstellen. Man h a t diesen Zeitabschnitt auch als Phase der Symptomatologie bezeichnet. Die zweite Phase der pflanzlichen Virusforschung u m f a ß t den Bereich der J a h r e 1869 bis 1906. I n dieser Zeit wurde die Basis geschaffen f ü r die wissenschaftliche Untersuchung der bisher u n b e k a n n t e n Krankheitsagenzien. Neben MAYER, IWANOWSKI u n d BEIJERINCK sind hier speziell i m

Zusammenhang

mit der infektiösen Buntblättrigkeit verschiedener Pflanzen — die N a m e n des F r a n z o s e n LEMOINE, des Belgiers MoRREN

u n d der Deutschen

LINDEMUTH

4

M. KLINKOWSKI

u n d ERWIN BAUR ZU nennen. Mit dieser Phase v e r b u n d e n ist die E n t s t e h u n g verschiedener Theorien über die N a t u r des Virus. Man sah in dem Virus ein durch die Pflanze produziertes Toxin, m a n sprach von E n z y m e n u n d anderem mehr. Wir k ö n n e n diesen Zeitabschnitt als Phase der Infektiosität bezeichnen. Die dritte Phase der pflanzlichen Virusforschung ist als solche der Epidemiologie bzw. Epiphytie zu bezeichnen. Sie beginnt mit dem J a h r e 1906 u n d d a u e r t bis z u m J a h r e 1938. Wir beziehen in diese Phase die bereits 1901 durch TAKAMI erfolgte Feststellung der Übertragbarkeit des Virus der Zwergkrankheit des Reises durch eine Zwergzikade (Nephotettix apicalis var. cinctipes) ein, die damals noch nicht in ihrer wahren B e d e u t u n g e r k a n n t wurde. H e u t z u t a g e ist ein Verständnis der Epidemiologie pflanzlicher Virosen, ohne K e n n t n i s ihrer Insektenüberträger (Vektoren), in den meisten Fällen k a u m noch möglich. Mit der Identifizierung der K o m p o n e n t e der Blattrollkrankheit durch APPEL (1905) beginnt das eigentliche S t u d i u m des unübersichtlichen u n d bis heute wirtschaftlich wichtigen Komplexes der Kartoff elvirosen, die in Deutschland u n d in anderen L ä n d e r n in ihrer Gesamtheit in der landwirtschaftlichen Praxis als „ K a r t o f f e l a b b a u " bezeichnet werden. Bei der weiteren Analyse der Kartoffelvirosen gebührt den Holländern ein besonderes Verdienst. Acht J a h r e nach der Veröffentlichung von APPEL unterscheidet ORTON neben der Blattrollkrankheit der Kartoffel das Mosaik (X-Virus) u n d die Strichelkrankheit (Y-Virus). Die anatomischen Untersuchungen von QUANJER f ü h r t e n z u m Nachweis der Phloemnekrose bei blattrollkranken Kartoffelstauden. I m J a h r e 1916 stellte er die bis dahin noch immer u m s t r i t t e n e Infektiosität der Blattrollkrankheit endgültig außer Frage. OORTWIJN BOTJES k o n n t e 1920 die Ü b e r t r a g u n g durch die grüne Pfirsichblattlaus ( M y z u s persicae) nachweisen, nachdem ALLARD bereits 6 J a h r e f r ü h e r diese Blattlaus als Vektor a u f g e f u n d e n h a t t e . I m J a h r e 1918 wurde durch die Untersuchungen von NLSHAMURA nachgewiesen, d a ß virusinfizierte Pflanzen nicht immer äußerlich erkennbare K r a n k h e i t s s y m p t o m e aufweisen müssen, wie dies z. B. f ü r Physalis alkekengi bei I n f e k t i o n mit TMV gilt. Man pflegt derartige Pflanzen als „carrier" zu bezeichnen. Dieser Tatbestand k a n n auch unter natürlichen Verhältnissen realisiert sein, wie im J a h r e 1925 von SCHULTZ u n d JOHNSON bei Kartoffeln nachgewiesen werden konnte. I n darauffolgenden J a h r e war es VANTERPOOL, der bei einer Tomatenvirose erstmalig nachwies, daß die in Frage kommende K r a n k h e i t durch das Zusammenwirken zweier Viren bedingt ist. H e u t e sind uns eine ganze Reihe von derartigen Viruskomplexen bekannt, so sei hier als weiteres Beispiel die sog. Kräuselkrankheit der Kartoffel genannt. Ursprünglich h a t t e m a n angenommen, d a ß symptomatologische Differenzierungen kranker Pflanzen auf I n f e k t i o n durch verschiedene Viren zurückzuführen sind. E s ist das Verdienst amerikanischer Autoren, nachgewiesen zu haben, daß die Viren keine stabilen E i n h e i t e n darstellen, sondern daß durch Mutationen S t ä m m e unterschiedlicher Virulenz entstehen können. Derartige Virusstämme können sich beim gleichen Wirt in ihren S y m p t o m e n wesentlich unterscheiden u n d darüber hinaus auch in anderen bedeutsamen Merkmalen differenziert sein. I m J a h r e 1928 entdeckte HOLMES,

Einleitung

5

d a ß bei I n f e k t i o n von Nicotiana glutinosa mit TMV Lokalläsionen entstehen, die q u a n t i t a t i v eine Abhängigkeit zur Viruskonzentration erkennen lassen. Von grundlegender Bedeutung ist die Feststellung von THUNG (1931) geworden, daß bei I n f e k t i o n eines Wirtes durch ein Virus dieser gegen Infektionen durch S t ä m m e des gleichen Virus geschützt ist. Dieser in J a v a a n T a b a k ermittelte B e f u n d ist d a n n unabhängig hiervon f ü r die Kartoffel durch SALAMAN in England, KÖHLER in D e u t s c h l a n d

u n d OORTWLJN B O T J E S i n H o l l a n d

bestätigt

worden. Ursprünglich bezeichnete m a n diesen T a t b e s t a n d irrtümlich als „erworbene I m m u n i t ä t " , heute sprechen wir von P r ä m u n i t ä t (cross immunity), die u. a. f ü r den Nachweis verwandtschaftlicher Beziehungen von Viren bedeutungsvoll geworden ist. Von weittragender B e d e u t u n g wurde auch die Peststellung, d a ß Pflanzenviren Antigene sind u n d bei I n j e k t i o n in Tiere Antikörper bilden, die spezifisch reagieren. Die Verwendung serologischer Methoden ist mit dem Namen DVORAK (1937) verbunden. H e u t e k o m m t diesen Methoden, die f ü r die Diagnose, f ü r die E r m i t t l u n g verwandtschaftlicher Beziehungen u n d f ü r die Identifizierung B e d e u t u n g besitzen, besonders in Holland, England u n d Deutschland größere praktische B e d e u t u n g zu. I n die Mitte der zwanziger J a h r e fällt auch der Beginn der Virussystematik; als ihr eigentlicher Begründer ist der Amerikaner JAMES JOHNSON anzusehen. Diesem ersten Versuch sind inzwischen weitere gefolgt, wobei die N a m e n von K . M. SMITH u n d von HOLMES zu nennen wären (siehe S. 185). I n den dreißiger J a h r e n ist der Schwerpunkt der Forschung auf die physikalisch-chemische Bearbeitung des Virusproblems verlagert worden. ELFORD (1930) gelang es, durch die Anwendung von Kollodiumm e m b r a n e n definierter Porenweite die Grundlagen f ü r die Größenbestimmungen einer Reihe von Viren zu erarbeiten. Als ein besonderer Meilenstein auf demWege der bisherigen Entwicklung erwies sich die Feststellung von STANLEY (1935), daß aus dem P r e ß s a f t von mosaikkranken Tabakpflanzen das TMV als kristallines Protein gewonnen werden kann. Er stellte fest, d a ß das kristalline Protein alle Eigenschaften des TMV besaß. BERNAL u n d FANKUCHEN wiesen zwei J a h r e später nach, d a ß es sogenannte Parakristalle in einem flüssigen Zustand bildet. BAWDEN u n d PIRIE(1937) analysierten das TMV u n d wiesen nach, daß es eine Verbindung von Protein u n d Nucleinsäure (Nucleoproteid) ist. STOREY stellte fest, daß Cicadulina mbila, der Vektor einer Maisvirose, in 2 S t ä m m e n vorkommt, von denen nur der eine zur Virusübertragung befähigt ist, wobei die Differenzierung auf unterschiedliche Permeabilität der D a r m w a n d zurückz u f ü h r e n ist. Die zunehmende K e n n t n i s des Übertragungsmechanismus der Vektoren f ü h r t e zur Einteilung in persistente u n d nichtpersistente Viren (HAMILTON WATSON). Die ersteren benötigen eine bestimmte Zeit im Vektor, bevor sie zur Infektion befähigt sind, m a n bezeichnet diese als Zirkulationszeit (HILLE R I S LAMBERS — 1941) o d e r C e l a t i o n s z e i t ( H E I N Z E — 1947).

Die vierte Phase der pflanzlichen Virusforschung ist gekennzeichnet durch Untersuchungen über die Chemie der Viren, die sich a n die klassisch gewordene E n t d e c k u n g von STANLEY anschließen. I n diesem Zeitabschnitt werden die Ultrazentrifuge u n d das Elektronenmikroskop in den Dienst der Virusforschung

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gestellt. 1939 gelingt es den Deutschen KAUSCHE, PFANKUCH u n d RUSKA erstmalig mit Hilfe des Elektronenmikroskopes das TMV zu photographieren. D a m i t eröffnet sich der pflanzlichen Virusforschung eine neue wichtige Untersuchungsmethode. Die B e d a m p f u n g mit Metallen (shadowcasting), von WILLIAMS u n d WYCKOFF (1944) erarbeitet, stellt eine wichtige methodische Verbesserung dar. H a n d i n H a n d hiermit gehen Verbesserungen der Mikrotechnik. Das U l t r a m i k r o t o m g e s t a t t e t die Herstellung von Dünnschnitten bis zu 0,1 [x Dicke u n d erlaubt es jetzt, das Virus nicht n u r in vitro, sondern auch in der Zelle selbst zu beobachten u n d zu untersuchen. Neuerdings haben auch die papierchromatographischen Methoden, speziell zum Nachweis von Aminosäuren, Eingang in die Virusforschung gefunden. Die K a n a d i e r ANDREAE u n d THOMPSON wiesen z. B. nach, daß in blattrollkranken Kartoffelknollen die Aminosäuren T r y p t o p h a n u n d Tyrosin fehlen.

Wirtschaftliche Bedeutung Die Zahl der Viruskrankheiten im Pflanzenreich ist in steter Z u n a h m e begriffen, gleichzeitig steigt auch ihre wirtschaftliche Bedeutung. Sie ist heute weit größer als die der durch B a k t e r i e n bedingten Pflanzenkrankheiten. Genaue Angaben über die H ö h e der durch Virosen bedingten Verluste sind schwierig, da ein wirklich befriedigender S t a n d a r d f ü r die Beurteilung fehlt u n d wir meist auf Schätzungen angewiesen sind. Verluste bei einjährigen Pflanzen d ü r f e n nicht n u r auf der Grundlage des Prozentsatzes der e r k r a n k t e n Pflanzen (Befallsziffer) bewertet werden, sondern hierbei m u ß auch der Z e i t p u n k t der I n f e k t i o n berücksichtigt werden, d a bei Frühinfektionen die Verluste höher zu sein pflegen. E s müssen daher sowohl der Prozentsatz der I n f e k t i o n sowie deren Stärke in B e t r a c h t gezogen werden. Andererseits sind bei b e s t i m m t e n Pflanzen, so z. B. bei der Kartoffel, auch Spätinfektionen wirtschaftlich bedeutungsvoll, weil hier das Virus auf die N a c h k o m m e n s c h a f t ü b e r t r a g e n wird u n d in der darauffolgenden Anbauperiode Verluste bedingt. Bereits im J a h r e 1886 wurden in Holland die durch das TMV bedingten Verluste auf 25% geschätzt. E s ist b e k a n n t , d a ß die Verluste beim T a b a k bis zu 6 0 % betragen können, wenn die Infektionen bereits z u r Z e i t das Auspflanzens erfolgen. Bei dieser K r a n k h e i t m u ß m a n zwischen reinen Ertragsverlusten u n d der Minderung der Qualität unterscheiden, letztere pflegt in der Regel bedeutungsvoller zu sein. I n den Vereinigten S t a a t e n von Nordamerika schätzt m a n die jährlichen Verluste durch das TMV auf 20 Millionen kg Tabak. I n E u r o p a ist das TMV besonders f ü r den T o m a t e n a n b a u gefährlich geworden, wobei der alljährliche Ertragsverlust von durchschnittlich 10% den meisten A n b a u e r n k a u m zum Bewußtsein k o m m t . I n Mitteldeutschland z. B. gibt es heute wohl k a u m eine größere Anbaufläche, die nicht von diesem Virus infiziert ist u n d i h m ihren stillen T r i b u t zollt. Ein instruktives Beispiel wirtschaftlicher B e d e u t u n g bot uns die Vergilbungskrankheit des Pfirsichs (peach yellows). Aus einzelnen Anbaugebieten in den U S A werden vor der J a h r h u n d e r t w e n d e Verluste von 8 bis 8 8 % ge-

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meldet. Im Gebiet von Berrien County im Staate Michigan betrug im Jahre 1874 die Zahl der Pfirsichbäume 654000, im Jahre 1890 waren hiervon nur noch 42863 Bäume am Leben. I n einem weiteren Gebiet, in Botecourt County im Staate Virginia, wurden 1890 130000 Bäume gezählt, von denen im Jahre 1908 nur noch 30000 vorhanden waren. Die progressive Zwergwüchsigkeit (phony disease), eine weitere Virose des Pfirsichs, hat allein im Staate Georgia (USA) den Verlust von rund einer Million Bäume zu Folge gehabt. Nach offiziellen Berichten des United States Department of Agriculture sind bisher insgesamt 2,6 Millionen Bäume dieser Krankheit zum Opfer gefallen, was einem Wert von 75 Millionen Dollar entspricht. Ist es in der Neuen Welt der Pfirsich, der die schwersten Tribute zu entrichten hat, so sind es in Europa andere Vertreter des Steinobstes, die erheblich durch Virosen in ihrer Existenz bedroht sind. Für die Pfeffingerkrankheit der Süßkirsche, die in Europa von der Schweiz her sich ausbreitet, mögen einige Zahlen des Ortes Pfeffingen selbst genannt sein. Die vor einigen Jahrzehnten noch ausgedehnten Kirschenwälder um Pfeffingen sind heute wenigen, meist kranken Bäumen gewichen. Im Jahre 1936 wurden von insgesamt 4000 18% als krank registriert, obwohl in den vorausgegangenen 10 Jahren bereits 1000 Bäume gefällt worden waren. Von 1000 im gleichen J a h r aufgepflanzten gesunden Jungbäumen waren 10 Jahre später bereits wieder 50% infiziert. Ähnliches gilt für die „Stecklenberger Krankheit" der Sauerkirsche, eine Virose, die in Mitteldeutschland stärker verbreitet ist. Hier ist mit einem jährlichen Absterben erkrankter Bäume bis zu 5% zu rechnen. Die Pflaume muß in Südosteuropa der Sharka-Virose ihren Tribut zollen. In Westbulgarien sind Hunderttausende, in Jugoslawien sogar 16 Millionen Bäume — was ungefähr der Hälfte des Bestandes entspricht — verseucht und werden allmählich ausgerottet. I n Dänemark hat man vor rund 15 Jahren die durch das Rübenmosaik im Futterrübensamenbau entstehenden Verluste auf 30—50% beziffert. I n vielen Ländern Europas stellt in zunehmendem Maße die Vergilbungskrankheit der Rübe eine ernste Gefährdung dar. Erst vor wenigen Jahrzehnten eingebürgert, ist diese Krankheit heute zu einem Gegenstand steter Besorgnis geworden. Erkrankte Rüben bleiben nicht nur gewichtsmäßig (bis zu 50%) sondern auch in ihrer Zuckerproduktion erheblich hinter den sonst üblichen Erträgen zurück. Der Zuckergehalt sinkt um 1—2%. Auch das Zuckerrübenblatt — ein wichtiges Futtermittel — ist durch stark verminderten Eiweißgehalt entwertet. Die Rübenkräuselkrankheit, eine in Mitteleuropa auftretende Virose der Zuckerund Futterrübe, hatte vor 2 Jahrzehnten derart zugenommen, daß für wichtige Anbaugebiete die Produktion in Frage gestellt war. Durch das Fangstreifenverfahren und neuerdings durch das sog. niedersächsische Bekämpfungsverfahren gelang es zwar, dieser Virose ihren eigentlichen Schrecken zu nehmen, jedoch ist die Gefahr bis heute dadurch keineswegs beseitigt und erfordert ständige Beobachtung und Kontrolle. Das Zuckerrohrmosaik, erstmalig 1892 beschrieben, hat sich in einem unverhältnismäßig kurzem Zeitraum über alle Anbaugebiete dieser Nutzpflanze

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ausgebreitet u n d wurde d a m i t die Gramineenvirose mit dem größten Verbreitungsareal. Sie h a t in vielen Teilen der Welt bedeutsame Schäden verursacht, ja es erschien eine Zeitlang, als ob die K u l t u r des Zuckerrohrs in vielen Gebieten zum Erliegen k o m m e n sollte. Das Zuckerrohrmosaik h a t in der Regel die alteingebürgerten Sorten zugrunde gerichtet, u n d n u r der Übergang auf den A n b a u hochtoleranter P O J - S o r t e n ( P O J = Proefstation Oost J a v a ) h a t hier einen R u i n v e r h ü t e n können. Auswirkungen von internationaler Bedeutung h a t neuerdings die afrikanische Sproßschwellungskrankheit des Kakaos. Diese Virose wurde im J a h r e 1936 in der östlichsten Provinz der Goldküste, dem intensivsten K a k a o a n b a u g e b i e t der Welt, festgestellt. Mit ihrem A u f t r e t e n war ein starker Produktionsrückgang verbunden, der sich auf die Preise aller Kakaoerzeugnisse auswirkte. Einer E r n t e von 116000 t im J a h r e 1936/37 stand eine solche von 64000 t im J a h r e 1945/46 gegenüber. Dieser Verlust entspricht einem Wert von 2 Millionen englischen P f u n d , wovon mehr als die H ä l f t e dieser Virose zur Last zu legen ist. Die Geschichte des sterbenden K a k a o s ist sicher die Geschichte der Sproßschwellungskrankheit. I m Gebiet der Goldküste wurden bis J u n i 1955 in 92321 Anpflanzungen über 40 Millionen B ä u m e ausgehauen, davon allein im J a n u a r 1955 mehr als 1 Million. Wollten wir die Aufstellung vollständig gestalten, so m ü ß t e n wir nahezu alle Nutzpflanzen erwähnen. U n t e r den Kulturpflanzen kennen wir heute mehr als 150 Arten, die durch Virosen geschädigt werden. Wir kennen Berichte über stärkere Schäden im Zwiebelanbau durch die Gelbstreifigkeit, die sich besonders im Samenbau auswirkt. I n der Neuen Welt ist das Weizenmosaik zu einer ernsten Gefahr geworden u n d im Staate Kalifornien werden die Verluste durch die Piercesche K r a n k h e i t der Weinrebe auf 10 Millionen Dollar beziffert. Wir wissen, daß der Salat u n d die Kohlarten, die Leguminosen u n d die Cucurbitaceen, Gemüse aller Art u n d die en« % Zierpflanzen geschädigt wer60den, wobei wir jedoch selten mit genauen Zahlen einer Ertragsbzw. Qualitätsminderung aufw a r t e n können. Bevor wir dieses Kapitel abschließen, sei noch der Kartoffel gedacht, die alljährlich den Virosen ihren Tribut zu leisten h a t . In Deutschland sind die Verluste, die der Kartoffelanbau durch Virosen erleidet, mit einem Sechstel der Gesamternte m 30A. 10.5. ¿0.5. 30.5. sicherlich nicht zu hoch geAbb. 3. Die Abhängigkeit der Virusinfektion im schätzt. F ü r die Deutsche Nachbau vom Pflanztermin des Vorjahres (nach Bundesrepublik n i m m t man v . BERNUTH)

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heute einen jährlichen Ertragsausfall in Höhe von mindestens 100 Millionen Mark a n (Abb. 3). I n England beträgt der jährliche Aufwand f ü r den Bezug hochwertigen Pflanzgutes in den Abbaugebieten 5 Millionen englische P f u n d . Der relativ harmlosen Kartoffelvirose, der durch das X-Virus bedingten Mosaikkrankheit werden in England 10% Ertragsausfall zur Last gelegt, was einer Menge von 200000 t pro J a h r entspricht. I n anderen kartoffelbauenden Ländern dürfte mit gleichen Relationen zu rechnen sein. Gerade bei der Kartoffel muß man die bedeutenden Transportkosten berücksichtigen, die der Volkswirtschaft durch die Versorgung mit gesundem Pflanzgut entstehen. Es besteht kein Zweifel, daß es neben den bereits genannten noch viele Virosen gibt, die nicht oder nicht genügend beachtet werden, insbesondere, wenn der Anbau auf kleinen Flächen erfolgt. Der Bauer und der Gärtner schreiben d a n n durch Virosen bedingte Verluste häufig ungünstigen Umweltsverhältnissen zu, sie werden auf ein allgemeines Risikokonto gebucht, ohne daß man sich bewußt wird, daß diese Ertrags- und Qualitätsminderungen durch Virosen hervorgerufen wurden. Definition des Virusbegriffes Virus (neutrum) ist ein altlateinisches Wort, das soviel wie Gift oder Gestank bedeutete; es wird in der lateinischen Sprache nicht in der Mehrzahl verwendet. I n der deutschen Sprache ist der Plural Viren (seltener Vira) gebräuchlich (englisch viruses). Für die durch das Virus verursachte Erkrankung ist die Bezeichnung Virose üblich (englisch virosis). Die Definition des Virusbegriffes h a t im Verlaufe der bisherigen Entwicklung dieses Forschungsgebietes manchen Wandel erfahren. Es muß damit gerechnet werden, daß neue Erkenntnisse der verschiedensten Gebiete uns zukünftig eine genauere Definition gestatten werden als dies heute möglich ist. Wir wollen uns daher in diesem Zusammenhang darauf beschränken, eine Definition zu geben, die unserer derzeitigen Erkenntnis am ehesten zu entsprechen vermag: „Pflanzenpathogene Viren sind Krankheitserreger von submikroskopischer Größe und ohne eigenen Stoffwechsel. Ihre Vermehrung ist nur in lebenden Zellen möglich, chemisch stellen sie Nucleoproteide d a r . " Natur der Yiren Seit der Entdeckung der Viren ist immer wieder die Frage nach der N a t u r dieser Gebilde aufgeworfen worden. Die Viren stehen in der Größenordnung zwischen den Makromolekülen der organischen Chemie und den Lebewesen aus dem Bereich der Mikroorganismen, den Bakterien. Der Tatbestand, daß es bisher noch nicht gelungen ist, Viren in vitro zu kultivieren, kann nach Ansicht vieler Forscher nicht als Beweis dafür gelten, daß es sich bei ihnen u m nicht lebende, um „ t o t e " Gebilde handelt, denn auch die K u l t u r bestimmter Mikroorganismen, z. B. der Rostpilze, ist bisher nicht möglich, ohne daß es aussichtslos erscheint und dies eines Tages möglich sein wird. Mehrfach wurde die Behauptung aufgestellt, daß die Grenze zwischen lebender und toter Materie im Bereich der

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Viren zu finden sei. Dies h ä t t e zur Voraussetzung, daß die Gruppe der Viren aus heterogenen Elementen besteht. Hierfür liegen keine wirklich beweiskräftigen Gründe vor. Obwohl nur wenige Beziehungen zwischen pflanzen- und tierpathogenen Viren bestehen, lassen sich selbst hier eine Reihe gemeinsamer Eigenschaften finden. Eine andere Möglichkeit einer Trennung innerhalb des Gebietes der Viren h a t sich bisher noch nicht finden lassen, da die Unterschiede durchaus gleitend sind. Vielfach wird die Auffassung erwogen, daß wir es bei den Viren mit Bindegliedern zwischen belebter u n d unbelebter Welt zu t u n haben, daß sie also gleichsam Vorstufen des Lebens darstellen. Die Viren können strukturmäßig als Zwischenglieder betrachtet werden, phylogenetisch ist dies jedoch k a u m zu erwägen. Wir können in den Viren Modelle f ü r die Vorstufe des Lebens sehen, nicht aber die Vorstufe selbst. Trotzdem erscheint es wichtig, die Stellung der Viren im R a h m e n der biologischen Welt zu fixieren u n d die möglichen Wege ihrer Evolution aufzuzeigen. Wir h a b e n hierbei eine Reihe verschiedener Möglichkeiten zu betrachten, die auf der heutigen Kenntnis der Viren und anderer biologischer Objekte basieren. In mannigfach variierter F o r m t r i t t uns die Auffassung entgegen, daß es sich bei den Viren u m entartete Zellkonstituenten handelt, seien es vagabundierende Gene, Abkömmlinge von Mitochondrien oder andere Plasmabestandteile. Zwischen den Viren u n d einzelnen Zellkomponenten bestehen sicherlich gewisse Ähnlichkeiten. Die hier geäußerte Vorstellung geht von der Auffassung aus, daß die Viren die Fähigkeit zur Reproduktion bewahrt haben u n d zusätzlich die Befähigung erlangten, die Zelle ihrer Bildung zu verlassen u n d in andere Zellen einzudringen. Die Erscheinungen der Viruslatenz und der Maskierung, die Tatsache, daß in bestimmten Fällen eine Virusübertragung nur durch P f r o p f u n g zu erreichen ist, wobei infektiöse Zellproteine von Zelle zu Zelle übertragen werden sollen, werden zur Beweisführung f ü r diese Auffassung herangezogen. Gewichtige Argumente werden hiergegen ins Feld geführt, ohne daß damit diese Frage als endgültig geklärt angesehen werden k a n n . Auf den Vergleich zwischen Virus u n d Gen sei noch etwas genauer eingegangen. Beiden gemeinsam sind Strukturen, die sich identisch reproduzieren können. Mutationen f ü h r e n in beiden Fällen zu Veränderungen im inneren A u f b a u dieser Struktur, die sich phänotypisch zu äußern vermögen. Virus und Gen sind von gleicher Größenordnung, soweit unsere bisherigen Kenntnisse über den A u f b a u der als Gene bezeichneten S t r u k t u r e n im Chromosom diese Schlußfolgerung zulassen. Nach schwedischen Untersuchungen sind die Chromomeren des Chromosoms, in denen m a n sich die Gene lokalisiert denkt, reich an Nucleinsäuren, die für eine identische Reproduktion der Chromomeren, u n d damit auch der Gene, verantwortlich sind. Auch für die Viren sind die Nucleinsäuren spezifisch, ihre E n t f e r n u n g bedeutet Inaktivierung. Auf dieser Vergleichsgrundlage sind Hypothesen entwickelt worden, wie m a n sich eine derartige identische Reproduktion vorzustellen h a t . Beim TMV wären die einzelnen Bausteine dieses Virus in K e t t e n angeordnet, die unverzweigt, aber paarweise durch Wasserstoff-

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brücken in einem bestimmten A u f b a u s c h e m a aneinandergeheftet sind. Bei d e m Vermehrungsvorgang lösen sich die Wasserstoifketten u n d die dadurch ents t a n d e n e n H ä l f t e n regenerieren sich durch Anlagerung von Bausteinen, welche in der Zelle vorgebildet sind, zu neuen Doppelketten, wobei die ursprünglichen H ä l f t e n als „Druck- bzw. Gießform", als Matrize dienen. Die basischen Gruppen eines Proteins binden die saueren Gruppen der Nucleinsäuren u n d es entsteht so ladungsgemäß ein Negativ, welches wieder basische Bausteine a n sich zu ziehen vermag, u m damit das ursprüngliche Positiv herzustellen (Matrizentheorie von FRIEDRICH-FREKSA). Diese Hypothese k a n n in gleicher Weise für d i e Rep r o d u k t i o n der Gene wie des Virus herangezogen werden. Man ist in dieser Auffassung so weit gegangen, f ü r beide anzunehmen, daß sie belebt sind. Macht m a n sich diese Auffassung zu eigen, d a n n m u ß m a n als u n t e r s t e Lebenseinheit nicht mehr die Zelle, sondern die „lebendige S t r u k t u r " a n n e h m e n , u n d m a n k a n n sich d a n n dem Satz von FREY-WISSLING anschließen: Omnis structura e structura. Wie andere Theorien über den Ursprung der Viren, k a n n auch die „Gentheorie" bisher nicht widerlegt werden, jedoch sprechen gewichtige Argumente gegen sie. Mehrfach ist die Meinung geäußert worden, d a ß die Viren mehrere Eigenschaften besitzen, die unabhängig voneinander vererbt werden. Danach würde es zweckmäßiger erscheinen, die Viren nicht mit einem Gen, sondern einer Gruppe von Genen bzw. Chromosomenfragmenten zu vergleichen. Gegen die Auffassung der Viren als K e r n f r a g m e n t e spricht auch die Tatsache, d a ß die f ü r die Nuclei charakteristische Nucleinsäure Desoxypentose darstellt, während die Pflanzenviren ßibonucleinsäure enthalten. Es ist auch die Vorstellung geä u ß e r t worden, daß das Virus auf das Gen einwirkt u n d auf diese Art die Bildung v o n Virusproteinen veranlaßt. Bei der B e t r a c h t u n g der Viren als chemische Substanz werden von den Vert r e t e r n dieser nichtvitalistischen Theorie (Proteintheorie) eine Reihe von Tatsachen ins Feld geführt. Der Vorstellung des „ n i c h t l e b e n d e n " Virus ist in verschiedener Weise Ausdruck verliehen worden. Man spricht von autokatalytischen Proteinen, von dem Merkmal einer ü b e r t r a g b a r e n Veränderung des Stoffwechsels, dem P r o d u k t einer k r a n k e n Zelle, einer P r o d u k t i o n der Chromosomen des Zellkerns, von einem ü b e r t r a g b a r e n Toxin, sofern es Zellzerstörungen bewirkt oder schlechthin von einem ü b e r t r a g b a r e n Stimulans, wenn Zellwucherungen ausgelöst werden. Eine wesentliche Stütze e r f u h r diese Theorie, als es gelang, aus viruskranken Pflanzen ein Protein von hohem Molekulargewicht zu isolieren, das alle Eigenschaften eines Virus aufwies. Man h a t eingeweridet, d a ß nicht bewiesen sei, daß dieses Virus lediglich in den Proteinkristallen eingeschlossen sei. F ü r die I d e n t i t ä t spricht die K o n s t a n z des Proteins, mit der es aus verschiedenen Wirtspflanzen gewonnen wird. H ä l t m a n a n der Vorstellung einer zweiten Substanz fest, so m ü ß t e diese das gleiche Molekulargewicht, den gleichen isoelektrischen P u n k t , kurz die gleichen physikalischen Eigenschaften wie das Protein aufweisen. Demgegenüber wird gegen die nichtvitalistische Theorie eingewendet, daß u. a. die Eigenständigkeit alles Belebten durch die E n t d e c k u n g der Virusproteine nicht angetastet wird.

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Eine Reihe sowjetischer Forscher sind der Auffassung, daß die Viren eigenartige u n d verhältnismäßig einfach organisierte Lebensformen sind. Die Viren seien außerhalb der Zellen in einem anabiotischen Zustand, da die Bedingungen f ü r ihre Lebenstätigkeit nicht vorhanden sind. I n Anlehnung a n eine bereits f r ü h e r von deutscher Seite geäußerte Auffassung, wonach die Körperchen, die m a n gegenwärtig als Viren bezeichnet, wahrscheinlich nur sporenähnliche F o r m e n des Lebenszyklus sind, werden die Viruspartikeln als eigenartige Ruheformen angesehen u n d als Virosporen bezeichnet. Bis jetzt war es üblich, anzunehmen, daß die Frage nach der N a t u r der Viruspartikeln zugleich die Frage nach der N a t u r der Viren wäre. Der direkten Untersuchung zugänglich ist n u r ein bestimmtes Entwicklungsstadium der Viren, das Stadium, während dessen sie sich in einem R u h e z u s t a n d befinden, der sie befähigt, sich außerhalb der Makroorganismen aufzuhalten. Hinsichtlich der vegetativen F o r m e n der Viren verfügen wir nur über indirekte Ergebnisse sowie über zahlreiche Vermutungen. Es besteht weitgehende Ähnlichkeit in der S t r u k t u r sehr verschiedenartiger Viruspartikeln. I n allen Fällen ist die Nucleinsäure ausschließlich im Z e n t r u m der Viruspartikeln konzentriert, u n d der periphere Eiweißteil, der die Rolle einer Hülle spielt, n i m m t einen ziemlich großen R a u m in ihnen ein. Die Viruspartikeln sind nach der Ansicht sowjetischer Forscher nicht homogen, sie sind nicht eine bestimmte Verbindung — ein Nucleoproteid — wie m a n f r ü h e r g l a u b t e ; sie e n t h a l t e n in der Regel eine ziemlich beträchtliche Menge träges Eiweiß, das die Rolle einer Hülle spielt. Die Zusammenhänge dieses Eiweißes mit dem Nucleoproteid, welches das Virus selbst bildet, können nicht als chemisch angesehen werden; sie h a b e n offensichtlich anderen Charakter. Einer größeren Anzahl von Anhängern erfreut sich die Hypothese, die die Viren als rückgebildete Organismen deutet. Man h a t die Viren als mehr oder weniger komplexe genetische Systeme aufgefaßt, die getrennt u n d im evolutionären Sinne unabhängig von der Wirtszelle zu b e t r a c h t e n sind. Sie können die Wirtszelle von außen infizieren u n d sich in ihr vermehren. W e n n wir die S t r u k t u r u n d die Zusammensetzung der Viruspartikeln zur E r k l ä r u n g der N a t u r der Viren heranziehen, so enthalten alle Viruspartikeln nach unserer heutigen K e n n t n i s Nucleinsäure u n d Protein, die in spezifischen Anteilen Nucleoproteine bilden. Die Viren enthalten dabei die gleichen K o n s t i t u e n t e n (Nucleotide, Aminosäuren u. a.), wie dies f ü r Nucleinsäuren u n d Protein anderen Ursprungs zutrifft. Man darf darin eine Bestätigung d a f ü r sehen, daß sie keine neuen Lebensformen darstellen. Gegen einen solchen Ursprung der Viren, der so stark ausgeprägt ist, daß m a n davon gesprochen h a t , daß die Viren ein „geborgtes L e b e n " f ü h r e n , spricht auch ihr obligater Parasitismus. Die Nucleoproteine oder zumindest die Nucleinsäuren, gelten auf Grund genetischer u n d zytologischer B e f u n d e als das Substrat f ü r die R e p r o d u k t i o n spezifischer biologischer Elemente. Da die Viren Systeme darstellen, die von ihren W i r t e n verschieden sind, ergibt sich als zwangsläufige Folgerung, d a ß die Nucleoproteine der Viruspartikeln das chemische Substrat beinhalten, in welchem die Virusspezifität lokalisiert ist. Auf der Unabhängigkeit u n d komplexen N a t u r der

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Viren als genetische Systeme b a u t sich eine Theorie des Virusursprungs auf, nach denen die Viren durch regressive Evolution aus freilebenden Zellen entstanden sein sollen. F ü r diese vitalistische Virustheorie k a n n ein Beweis bisher nicht geliefert werden. E s ist schwer vorstellbar, d a ß eine regressive Evolution durch Parasitismus eine derart innige Beziehung zwischen Wirt u n d Parasit begründen k a n n . Diese Beziehung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Virus als integrierender Bestandteil in die synthetischen Prozesse des Wirtes eingreift u n d in gewissen Fällen die Spezifität des Syntheseproduktes b e s t i m m t . Neuerdings h a t m a n auch die Möglichkeit zur E r ö r t e r u n g gestellt, d a ß die Vorfahren der Viren die von ihnen benötigte Energie einem Außenmedium u n d nicht einem Organismus verdanken. W e n n die vitalistische Virustheorie zu Recht besteht, so würden wir, wie dies bereits ausgesprochen worden ist, der biochemischen Erforschung von Nucleoproteiden nahegekommen sein, die das Merkmal einer G a t t u n g übertragen. E s lag nicht in unserer Absicht, die über den Ursprung der Viren u n d ihre N a t u r aufgestellten Theorien gegeneinander abzuwägen u n d auf ihren Wahrheitsgehalt eingehender zu untersuchen. Wir wollten dem Leser lediglich in gedrängter F o r m die Möglichkeit bieten, sich ein Bild über die derzeitigen Vorstellungen zu machen. Dies soll nicht bedeuten, daß wir uns den metaphysischen S t a n d p u n k t zu eigen machten, wonach die Frage der E n t s t e h u n g der Viren, ebenso wie die jeglichen Lebens, f ü r naturwissenschaftlich unlösbar zu gelten h a t . Auch die F r a g e : Sind Viren lebend oder nicht lebend? blieb in unseren Darlegungen u n b e a n t w o r t e t . E s sei noch erwähnt, daß gegen die Auffassung, daß es sich bei den Viren u m lebende Organismen handelt, eingewendet wird, d a ß es n u r schwer vorstellbar sei, daß sich in einem Gebilde von 10 mjj, die komplizierten Vorgänge der Respiration u n d Assimilation abspielen können. Wir müssen hierbei allerdings bedenken, daß sich Makromoleküle mit einem Molekulargewicht von mehreren Millionen vorläufig einem genaueren Einblick in ihre Strukturverhältnisse entziehen. Diese sind auch bei einfacher gebauten organischen Verbindungen noch ungeklärt. Viele Forscher sind der Meinung, d a ß das Problem belebt oder unbelebt wohl nie endgültig geklärt werden k a n n , da es weder eine genaue Definition eines lebenden Wesens noch ein klares Kriterium des Lebens selbst gibt.

ALLGEMEINER

TEIL

Sy mptomat ologie von H . A . USCHDRAWEIT Allgemeines. Symptomablauf. Äußere S y m p t o m e : allgemeine Formveränderungen, Symptome an Sprossen, Blättern, Blüten, Früchten und unterirdischen Organen. Innere Symptome. Variabilität der Symptome in Abhängigkeit von Virus, Wirtspflanze und Umwelt.

Die Symptomatologie der Viruskrankheiten ist eigentlich nur ein Teil der Physiologie der Wirtspflanze. D a ß sie von dieser getrennt behandelt wird, geschieht nur, weil unsere Kenntnisse noch nicht ausreichen, sie in jenem R a h m e n so unterzubringen, d a ß die kausalen Zusammenhänge wenigstens angedeutet werden können. Jedoch k o m m t einer mehr oder weniger vollständigen Aufzählung, wie sie hier versucht werden soll, in der Virusforschung auch heute noch ein wesentlicher Platz zu. Trotz der großen Portschritte, die mit Hilfe der Elektronenoptik, der Serologie u n d auch einiger chemischer bzw. physikalischer Methoden gemacht wurden, ist es immer noch schwierig, das Virus selbst nachzuweisen, u n d die makroskopisch oder mikroskopisch w a h r n e h m b a r e n Äußerungen der Pflanzen bilden meist die beste Möglichkeit, eine Pflanze als viruskrank zu erkennen. Die S y m p t o m e h a b e n den ersten Anstoß zur Virusforschung gegeben, u n d nach ihren verschiedenen F o r m e n p r ä g t e m a n die Bezeichnungen f ü r Virosen wie z. B. Tabakmosaikkrankheit, viröse Vergilbung der Rübe, Kartoffelblattrollkrankheit, Kräuselkrankheit der Rübe, Bronzefleckenk r a n k h e i t u n d andere mehr. Auch in anderen Sprachen werden charakteristische oder besonders auffällige K r a n k h e i t s ä u ß e r u n g e n zur Namengebung verwendet u n d selbst die vorgeschlagenen binären Bezeichnungen bedienen sich ähnlicher Formulierungen wie Marmor, Annulus, Chlorogenus u. a. Doch f ü h r e n auch andere K r a n k h e i t e n manchmal N a m e n , wie Gelbsucht, Kräuselkrankheit, Gelbfleckigkeit, die durchaus auch f ü r Viren verwendet werden oder werden können. Leider ist eine solche Verwechslung nicht n u r bei den N a m e n möglich. Auch die Symptome, die diese N a m e n veranlaßten, sind größtenteils nicht so eindeutig, d a ß aus ihnen die Ursache mit Sicherheit abgeleitet werden könnte. Panaschierungen sind weit verbreitet u n d allbekannt, als Ursache k o m m e n aber nicht nur Viren, sondern auch genetische F a k t o r e n in Frage. Ebenso wird F a d e n blättrigkeit der T o m a t e nicht nur durch Viren, sondern auch durch E r b f a k t o r e n bedingt. Das Blattrollen der Kartoffel k a n n ein S y m p t o m der virösen 2

Virologie

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H. A.

ÜSCHDRAWEIT

Blattrollkrankheit sein, jedoch k ö n n e n Trockenheit u n d chemische Substanzen ähnliche Erscheinungsbilder hervorbringen, selbst als Sortenmerkmale t r e t e n sie auf. Ähnlich ist es mit Vergrünungen, Blütenscheckungen u n d den vielen z. T. noch ungeklärten Deformationen, die in das Gebiet der Teratologie fallen wie Enationen, geschwänzte Blätter, T ü t e n b l ä t t e r u. a., die als Virussymptome bek a n n t , z. T. sogar charakteristisch sind, vielfach aber auf noch ungeklärte Wachstumsstörungen oder genetische Ursachen zurückgehen. Besonders seien hier Deformationen erwähnt, die durch chemische Stoffe, Äthylen, Wuchsstoffe u. a. hervorgerufen werden. Hormone geben S y m p t o m e bei Tomaten, die wie F a r n - oder FadenbIättrigkeit aussehen, u n d Kaliummangel ä u ß e r t sich in Nekrosen. So groß die Vielgestaltigkeit der S y m p t o m e bei manchen Pflanzen ist, so gewinnt m a n m a n c h m a l den Eindruck, d a ß der Pflanze n u r eine beschränkte Zahl von Reaktionsmöglichkeiten zur Verfügung steht, als deren Ursache eine Vielzahl von F a k t o r e n a u f t r e t e n k a n n . Es wäre sicher eine dankbare Aufgabe f ü r die Physiologie, den Wirkungsweisen dieser Ursachen, die zu einem u n d demselben Erscheinungsbild f ü h r e n , nachzuspüren. Bisher lassen sich k a u m Hinweise auf die stofflichen Ursachen der Symptomausbildung finden. Aber selbst wenn sich durch Übertragungsversuche u n d andere Nachweisungsmöglichkeiten die Virusnatur der E r k r a n k u n g einer Pflanze h a t klären lassen, reichen Symptombilder n u r in den seltensten Fällen aus, u m ein Virus eindeutig zu bestimmen. E s m u ß immer wieder b e t o n t werden, daß eine K r a n k heit im allgemeinen u n d eine Viruskrankheit im besonderen ein dynamisches Geschehen ist, das zwar von d e m Virus u n d der Wirtspflanze in erster Linie bestimmt wird, auf das aber die große Zahl der U m w e l t f a k t o r e n in f a s t unübersehbaren Kombinationsmöglichkeiten einen Einfluß h a t , der m a n c h m a l sogar entscheidend den Krankheitsverlauf bestimmt. Die S y m p t o m e k ö n n e n erst d a n n voll gewertet werden, wenn m a n sie als Ausdruck des physiologischen Krankheitsgeschehens deuten kann. Die vielen m a n c h m a l widersprechenden Beobachtungen werden d a n n ihre E r k l ä r u n g e n finden u n d sich nach Gestaltungsprinzipien einordnen lassen. Bei dem augenblicklichen S t a n d der Forschung müssen wir uns mit einer Aufzählung begnügen u n d eine D e u t u n g späteren Forschungen überlassen. Der S y m p t o m a b l a u f vollzieht sich in vielen Fällen in einer gewissen Regelmäßigkeit. E s m u ß aber b e t o n t werden, d a ß die folgenden Angaben über diesen Ablauf selbst f ü r einen b e s t i m m t e n Virusstamm auf einer genau nach A r t u n d Sorte bestimmten Wirtspflanze u n t e r verschiedenen Umweltsverhältnissen weitgehende A b ä n d e r u n g e n erfahren können. Meistens sind im Krankheitsverlauf drei P h a s e n zu beobachten. 1. Lokal-, Primär- oder I n i t i a l s y m p t o m e : Nach einer Infektion bleiben häufig die Infektionsstellen makroskopisch unverändert, doch können in verhältnismäßig kurzer Zeit Gewebeveränderungen erscheinen, die als Lokalläsionen bezeichnet werden. Sie können chlorotisch oder nekrotisch sein u n d sich im L a u f e der folgenden Tage vergrößern oder verändern (Abb. 4 u n d 5). Auch Hofbildungen t r e t e n auf.

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Symptomatologie

2. Inkubationszeit: Bevor die K r a n k h e i t s s y m p t o m e erscheinen, die ein K e n n zeichen der allgemeinen Durchdringung der Pflanze, also der systemischen E r krankung sind, verstreicht ein Zeitraum, den m a n als Inkubationszeit bezeichnet. Die Dauer der Inkubationszeit ist nur sehr bedingt ein spezifisches K e n n zeichen. Da Virussymptome, vor allem Chlorosen, mosaikähnliche oder Fleckensymptome erst auf den im Zeitpunkt der Infektion noch nicht voll entwickelten

Abb. 4. Chlorotische Primärläsionen nach Infektion mit dem Gelbstamm des TVM auf Tabak (Sorte ,,Samsun") (Original

Abb. 5. Nekrotische Primärläsionen nach Infektion mit TMV auf Nicotiana sylvestris

USCHDRAWEIT)

( O r i g i n a l USCHDRAWEIT)

oder auf den noch später gebildeten B l ä t t e r n a u f t r e t e n , diese Entwicklung aber von dem Alter der Pflanze, ihrem E r n ä h r u n g s z u s t a n d u n d von Licht u n d T e m p e r a t u r abhängt, k a n n selbst bei krautigen Pflanzen der Zeitraum von der Infektion bis zum ersten A u f t r e t e n der F r ü h s y m p t o m e erheblich schwanken, beträgt aber meistens n u r wenige Tage bis Wochen. Bei holzigen Gewächsen sind m a n c h m a l mehrere Monate oder selbst J a h r e nötig. 3. Systemische, Folge- oder S e k u n d ä r s y m p t o m e : Als frühestes S y m p t o m werden Adernaufhellungen (Abb. 6) beobachtet, die später wieder verschwinden u n d den eigentlichen F r ü h s y m p t o m e n Platz machen. Bei manchen Virosen holziger Gewächse t r e t e n auch „Ölflecke", d. h. durchscheinende Flecke auf, die den Charakter von F r ü h s y m p t o m e n haben. Spät- u n d Dauersymptome-

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zeigen sich, n a c h d e m die F r ü h s y m p t o m e abgeklungen sind u n d unterscheiden sich m a n c h m a l wesentlich von jenen. I n m a n c h e n Fällen t r e t e n die S y m p t o m e m i t besonderer H e f t i g k e i t ein, eine Erscheinung, die als Schock bezeichnet wird. Man k a n n d a n n von einer a k u t e n P h a s e sprechen, der eine chronische m i t weniger schweren S y m p t o m e n zu folgen pflegt, die m a n auch als „ E r h o l u n g " (recovery) bezeichnet. Die a k u t e oder Schockphase geht häufig mit nekrotischen E r s c h e i n u n g e n H a n d in H a n d . Greift diese auf den S t a m m t e i l über, was besonders bei jungen infizierten Pflanzen geschieht, so k ö n n e n diese z u g r u n d e

Abb. 6. Adernaufhellung nach Infektion mit dem Kartoffel-Y-Virus auf Tabak (Sorte „Samsun"), links gesund (Original U s c h d r a w e i t )

gehen, w ä h r e n d sie sonst n a c h Ü b e r s t e h e n des Schocks, nach E r h o l u n g , wenn a u c h meist s t a r k g e h e m m t , weiterwachsen. E s möge n u n eine A u f z ä h l u n g v o n S y m p t o m e n folgen, die nicht d e n Ans p r u c h auf Vollständigkeit erhebt. Die B e o b a c h t e r gehen meist nicht n u r v o n botanisch-physiologischen E r w ä g u n g e n aus, sondern ziehen vor allem a u c h p r a k t i s c h e Gesichtspunkte in B e t r a c h t . D a d u r c h ergeben sich f ü r die N u t z pflanzen eine Fülle v o n Erscheinungen, die a n d e n f ü r d e n V e r b r a u c h e r wichtigen O r g a n e n wie B l a t t , B l ü t e u n d F r u c h t b e o b a c h t e t werden u n d vielleicht biologisch u n t e r g e o r d n e t sein mögen. Viele s t e h e n sicher a u c h nicht mit d e m eigentlichen K r a n k h e i t s a b l a u f in d i r e k t e m Z u s a m m e n h a n g , wie wohl alle Fälle v o n Fäule, wenngleich sie f ü r das allgemeine K r a n k h e i t s b i l d ihre B e d e u t u n g h a b e n k ö n n e n . I n solchen Fällen wird entweder die d u r c h V i r u s e r k r a n k u n g geschwächte Pflanze den S c h w ä c h e p a r a s i t e n ein E i n d r i n g e n oder die A u s b r e i t u n g ermöglichen oder das nekrotisierte Gewebe wird v o n Fäulnisorganismen angegriffen. Auch Welkeerscheinungen sind wohl meist n u r A u s w i r k u n g e n v o n Gewebezerstörungen, wenngleich sie f ü r m a n c h e V i r u s e r k r a n k u n g e n als charakteristische u n d sogar n a m e n g e b e n d e S y m p t o m e gelten müssen.

Symptomatologie

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F a s t jede viruskranke Pflanze, auch wenn sie sonst im allgemeinen H a b i t u s u n d F o r m u n d F a r b e der Organe normal erscheint, ist in ihren Lebensäußerungen gehemmt (Abb. 7). Gewöhnlich läßt sich das n u r im Vergleich mit gesunden Pflanzen feststellen u n d Beobachtungen hierüber sind schwierig, wenn es sich n u r u m eine kleine Anzahl von Pflanzen handelt. Daher ist in

0^' w ^ ten ak^i t ^^^ Verlauf, der sich meist n u r auf Abb. 7. Allgemeine Wachstumshemmung bei Dahlie Pflanzen beschränkte, die in (links gesund, rechts Virusmischinfektion) (Original f r ü h e m Stadium infiziert wurUSCHDRAWEIT) den. Wir kennen eine Reihe von viruskranken Gewächsen, die sich in K u l t u r befinden u n d offenbar ohne wesentliche E i n b u ß e n kulturfähig bleiben. Hierzu gehören besonders holzige Pflanzen wie Abutilon u n d andere mit infektiösen Panaschierungen, die im Vergleich zu den gesunden grünen F o r m e n vielleicht etwas anfälliger, aber nicht schwächer sind als ähnlich panaschierte Formen, deren B l a t t m u s t e r u n g durch E r b f a k t o r e n bedingt sind. Auffälliger als die virösen Pflanzen mit allgemeiner Schwächung oder Hemm u n g sind solche, bei denen das Verhältnis der einzelnen Teile gestört wird. Auch hier k e n n e n wir Fälle, wobei Farbabweichungen oder F o r m v e r ä n d e r u n g e n der Organe k a u m a u f t r e t e n . So sind häufig Entwicklungsstörungen der Achsenorgane zu beobachten, wobei die Internodien stark verlängert oder verkürzt sind. Bei starker Verlängerung k a n n es durch beständiges Spitzenwachstum zu langen u n d schließlich überhängenden Zweigen k o m m e n wie bei einer Virose von Santalum. Häufiger aber t r i t t zu der Verlängerung der Internodien auch eine übermäßige Verzweigung u n d ein Austreiben von Seitenknospen, die bei gesunden Pflanzen schlafend bleiben (Abb. 8). Diese Erscheinungen sind f ü r

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manche Viren sehr charakteristisch u n d werden wie ähnliche andere Krankheitsbilder als Hexenbesen (witches' broom) bezeichnet (bei Holodiscus, Robinie. Esche, Flieder u. a.). Nicht immer werden die ganze Pflanze oder größere Teile hexenbesenähnlich, m a n c h m a l werden n u r einzelne Zweige charakteristisch verändert. Bei der Hexenbesenkrankheit des Apfels (Proliferationsvirose) M verzweigen sich die Wasserreiser ungewöhnlich stark. » Häufiger noch als die Verlängerung der

f

l n t e r n o d i e n ist eine starke Verkürzung, die eine mehr oder weniger deutliche Stauchung der Pflanze oder einzelner Teile h e r v o r r u f t . Bei der infektiösen Degeneration der Weinrebe k o m m t es zu „ K u r z k n o t e n " oder Doppelknoten durch das nahe Aneinanderrücken der Knoten, die B l ä t t e r sitzen d a n n dicht aufeinander u n d bilden Rosetten. Besonders fallen diese Rosetten auf, wenn die Internodien n u r a n der Spitze der Triebe stark verkürzt werden wie bei der Rosettenkrankheit des Pfirsichs. Rosetten k o m m e n auch bei eintriebigen Pflanzen durch Stauchung des Sprosses vor, es entstehen d a n n Gebilde, die einem Kohl- oder Salatkopf ähnlich

Außer den Internodienveränderungen t r e t e n a n Stengeln u n d Zweigen auch näher bekannten Virus infiziert (Original Formabwandlungen auf. Besonders aufUSCHDRAWEIT) fällig sind Schwellungen, wie sie der Sproßschwellungskrankheit des K a k a o s den N a m e n gegeben haben. Diese können bei Stammschößlingen den doppelten Durchmesser normaler Schößlinge haben u n d sowohl nodial wie internodial a u f t r e t e n . Nicht selten sind die Triebe unregelmäßig g e k r ü m m t u n d verbogen wie bei der Kräusel- (Krupuk-) K r a n k h e i t des Tabaks. Bei einer Teevirose (Phloemnekrose) t r i t t Zickzackwuchs der Stengel auf u n d bei der Baumwollpflanze werden knieartige Biegungen u n d Veränderungen des Ansatzwinkels der Seitenzweige beobachtet, die den Gesamthabitus der Pflanze sehr mißgestalten. Auch die Rinde wird manchmal charakteristisch verändert. Bei chlorophyllführenden Rindenschichten einjähriger oder junger mehrjähriger Sprosse u n d Zweige t r e t e n Verfärbungen auf, wie sie später bei den B l ä t t e r n beschrieben werden. Holzige Gewächse zeigen auffällige Umbildugen. So t r e t e n bei Pittosporum Nekrosen Abb. 8.

Übermäßige Verzweigung

Chenopodium quinoa mit einem

bei

nicht

Symptomatologie

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a u f ; später löst sich die äußere Borkenschicht u n d wird abgeworfen. Bei der Steinfrüchtigkeit der Birne reißt die Epidermis junger Zweige auf, das darunterliegende Gewebe bricht z u s a m m e n ; die Zweige bekommen ein der Eichenborke ähnliches Aussehen (Abb. 9). Bei mehreren Virosen der G a t t u n g Prunus wird die Rinde unnatürlich r a u h u n d rissig; bei dem R i n d e n b r a n d der Süßkirsche entstehen gummiexsudat-gefüllte Anschwellungen, nach deren Aufbrechen das Gewebe krebsartig wuchert. Sehr charakteristisch sind die verschiedenen R i n d e n s y m p t o m e bei der Psorosiskrankheit der G a t t u n g Citrus. Die Anfangss y m p t o m e äußern sich als Schuppenrinde mit oder ohne Gummibildung u n d in dem A u f t r e t e n von kleinen Pusteln mit d a r u n t e r befindlichen b r a u n e n Flecken. Diese Erscheinungen sind zunächst lokal, breiten sich aber aus u n d später werden auch tieferliegende Rindenschichten u n d das Holz sichtbar geschädigt. Bei anderen F o r m e n dieser K r a n k h e i t t r e t e n Risse oder Aushöhlungen auf. Diejenigen Pflanzenorgane, die am deutlichsten Virussymptome ausbilden, sind die Blätter. W e n n auch die uns a m längsten bekannten Symptome bei Blüten wahrgenommen wurden wie die Buntstreifigkeit der Tulpe, so bilden doch B l a t t s y m p t o m e (vor allemdie Farbabänderungen) die wichtigsten u n d zuverlässigsten Hilfsmittel zum E r k e n n e n Abb. 9. K r a n k h a f t veränderte Binde bei u n d Nachweis von Virosen. Es ist vorge- der Steinfrüchtigkeit der Birne (Original schlagen worden, die Virosen j e nach ihrer USCHDRAWEIT) Eigenart, sich in F a r b v e r ä n d e r u n g e n vom Mosaikcharakter oder in chlorotischen u n d formverändernden K r a n k heitsbildern zu äußern, in zwei Gruppen aufzuteilen. Diese im allgemeinen zutreffende Einteilung h a t aber zahlreiche Ausnahmen. Die F a r b a b ä n d e rungen h a b e n zum größten Teil ihre Ursache in einer R e a k t i o n des Chlorophylls auf den Virusbefall. Offenbar sind sie nicht eine Folge der partiellen Zerstörung von Chloroplasten, sondern entstehen bei jungen Pflanzenteilen dadurch, daß die Ausbildung der Chloroplasten a n den v e r f ä r b t e n Stellen gehemmt oder wenigstens stark verzögert wird. N u r so ist es zu erklären, daß die Verfärbungen beim Altern der Blätter zurückgehen oder sogar völlig verschwinden u n d die Blätter wieder einheitlich g r ü n werden. Daher t r e t e n sie nicht nur auf den B l ä t t e r n auf, wo sie allerdings am meisten auffallen, sondern auch, wenn auch selten, auf anderen chlorophyllführenden Pflanzenteilen.

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Blütenkelche werden ähnlich verändert u n d vor allem unreife F r ü c h t e zeigen vielfach dieselben Erscheinungen. Die hierbei a u f t r e t e n d e Vielgestaltigkeit der Symptombilder h a t eine Fülle von Benennungen veranlaßt u n d besonders die englische Sprache ist reich a n Bezeichnungen f ü r die Vielfalt der Erscheinungen (spot, blotch, speck, dot, mottle, mottling, mosaicusw.). Es mag auf den ersten Blick notwendig erscheinen, alle diese Ausdrücke genau zu umschreiben, u m so eine exakte Beschreibung möglich zu machen. Doch ist die Variabilität dieser

Das Mosaik (infektiöse Buntblättrigkeit) des Abutilon (Original USCHDRAWEIT)

Abb. 11. Das Mosaik des Tabaks (Sorte „Samsun") (Original USCHDRAWEIT)

Symptome, über die noch später zu sprechen sein wird, so groß, daß nur scheinbar damit eine größere Genauigkeit zu erzielen ist. E s ist vielmehr ratsam, die einzelnen Ausdrücke nicht genau festzulegen; es würde sonst eine Verbindlichkeit vorgetäuscht, die mit den tatsächlichen Verhältnissen nicht in Einklang gebracht werden k a n n . Der bekannteste u n d schon von Beginn der Virusforschung a n viel verwendete Ausdruck f ü r B l a t t v e r f ä r b u n g e n ist Mosaik (Tabakmosaik, Gurkenmosaik usw.). Man versteht d a r u n t e r eine Zeichnung, bei der verhältnismäßig kleine Bezirke von hellerem Grün, von gelblicher oder fast weißer F ä r b u n g mit normalem Grün über das ganze B l a t t oder über Teile desselben abwechseln. Entsprechend der ursprünglichen B e d e u t u n g dieses Wortes in der K u n s t geschichte f ü r ein Bildwerk aus b u n t e n Steinen wäre es empfehlenswert, diesen Ausdruck nur anzuwenden, wenn die K o n t u r e n der verschieden gefärbten Bezirke mehr oder weniger geradlinig sind wie das z. B. bei Abutilon meist der

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F a l l ist (Abb. 10). Diese scharfen geraden Umgrenzungen fallen gewöhnlich mit der N e r v a t u r des Blattes zusammen. Doch h a t die Variabilität der Krankheitsbilder gerade beim TMV dazu geführt, daß m a n allgemein heute mit „Mosaik" ein mehr oder weniger gleichmäßig verteiltes, aber deutlich abgegrenztes Muster verschiedenfarbiger Färbst ufen bezeichnet (Abb. 11). Sind die von dem normalen G r u n d t o n des Blattes abweichend gefärbten oder auch durchscheinenden, ,,Ölflecken"-ähnlichen Stellen größer, deutlich voneinander getrennt u n d unregelmäßig über das B l a t t verteilt, so erscheint der Ausdruck „ F l e c k u n g " gerechtfertigt. Diese Erscheinung ist überaus häufig. I n den meisten Fällen sind diese Flecke mehr oder weniger rund. I h r e Umrisse können scharf sein, zeigen aber vielfach auch undeutliche Ränder. Manchmal, besonders a n älteren Blättern, verschwinden die Umrisse bis zu völlig verwaschenen Mustern. Treten nur wenige abweichende Flecke auf, womöglich von großen Ausmaßen, so wird m a n den Ausdruck „ S c h e c k u n g " verwenden können, dies entspricht mehr dem Bild, wie es in der Tierzucht gebräuchlich ist (Abb. 12). I n einigen Fällen wird der Ausdruck „ A u c u b a m o s a i k " verwendet, der sich auf die Buntscheckigkeit einiger Gartenformen der Cornacee Aucuba japónica bezieht. Dieser Ausdruck erscheint ungeeignet, da er in Analogie zu anderen Bezeichnungen wie Gurkenmosaik, Tabakmosaik, eine Viróse der Aucuba vorauszusetzen scheint u n d zu Mißverständnissen f ü h r t . Häufig t r e t e n Hinge auf (Abb. 13), wobei eine abweichend gefärbte Zone ein Z e n t r u m von normalem Grün umgibt oder es bilden sich Muster aus Ringf r a g m e n t e n . Diese Ringfleckigkeit, auch Ringmosaik (engl, ringspot), ist sehr charakteristisch f ü r eine ganze Gruppe von Virusarten, m a n h a t f ü r sie den G a t t u n g s n a m e n Annulus geprägt. J e d o c h k o m m e n Muster dieser Art auch bei anderen Virusarten vor. Gelegentlich zeigen die Ringe auch mehrere Zonen in konzentrischer Anordnung. Fleckung, Scheckung u n d Ringfleckigkeit sind nicht notwendigerweise mit der N e r v a t u r des Blattes v e r k n ü p f t . Diese bestimmt wohl m a n c h m a l die Kont u r e n der Mosaikzeichnung. I n einigen Fällen besteht aber eine direkte und wahrscheinlich auch physiologisch bedingte Beziehung zwischen der N e r v a t u r u n d der Farbverteilung. Als erstes S y m p t o m einer systemischen E r k r a n k u n g k a n n

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Abb. 13. Die Ringfleckigkeit der Pfingstrose (Original USCHDRAWEIT)

Abb. 14. Die Adernbänderung beim Apfelmosaik (Original USCHDRAWEIT)

Abb. 15. iStrichelförmige Zeichnungen der Zwiebelschlotte (Gelbstreifigkeit der Zwiebel) ( O r i g i n a l U S C H D R A W E I T )

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m a n häufig eine deutliche Hellfärbung, geradezu ein Durchscheinendwerden der B l a t t a d e r n beobachten, Adernaufhellung (vein Clearing), die jedoch meist n u r vorübergehend wahrnehmbar ist (z. B. bei Kartoffel-Y-Virus auf Tabak). Diese erstreckt sich meist gleichmäßig über das gesamte Blatt. I n manchen Fällen t r i t t eine örtlich begrenzte Aufhellung oder Gelbfleckung eines Seitennervs u n d der angrenzenden kleinen Nerven auf. Eine andere, durchaus a n die B l a t t a d e r n gebundene Erscheinung ist die Adernbänderung (vein banding) (Abb. 14). Hierbei sind die Adern von einer meist beiderseitigen Verfärbung begleitet, die sich durch ausgesprochen hellere

Abb. 10. Strichelförmige Zeichnungen bei einer Dicotyle (Lathyrus odoratus) nach Infektion mit einem unbekannten Virus (Original U S C H D R A W E I T )

oder dunklere Tönung von der Grundfarbe des Blattes abhebt. Im Gegensatz zu der meist nur vorübergehenden Adernaufhellung bleibt die Adernbänderung in der Regel dauernd erhalten. Vielfach sind diese die Adern begleitenden Streifen gleichmäßig breit, es k o m m e n aber auch Elecke von unregelmäßiger Breite u n d Gestalt vor, die deutlich von den Adern bestimmt sind. Mit den B l a t t a d e r n hängen wohl auch die stricheiförmigen Zeichnungen zusammen, wie sie vornehmlich bei den Monokotylen mit ihrer parallelen N e r v a t u r zu beobachten sind. Hier t r e t e n hellgrüne bis gelbliche Striche von sehr verschiedener Länge u n d Breite auf (Abb. 15). Bei den Dikotylen werden solche Striche fast nur bei den Leguminosen beobachtet (Abb. 16). Linienmuster der Dikotylen lassen sich vielfach von den Ringmustern herleiten. Es kommen aber auch sogenannte Eichenblattzeichnungen vor, die deutlich von den Adern abhängig sind u n d wohl mit der verschieden schnellen Ausbreitung der Viren in den Leitgeweben der Adern u n d d e m P a r e n c h y m zusammenhängen (Abb. 17). Wie der N a m e sagt, zeichnen diese Linien die Umrisse eines gebuchteten, eichenähnlichen Blattes nach, wobei die Ausweitungen

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von den Adern bestimmt werden u n d die eingezogenen Stellen in dem Parenchymgewebe der Interkostalfelder liegen. N u r selten wird eine helle Verfärbung v o m B l a t t r a n d bestimmt wie bei den chlorotischen, nach dem B l a t t i n n e r n nicht scharf abgesetzten B ä n d e r n bei der Blattrandvergilbung der Erdbeere. Manchmal werden Blätter u n d andere ursprünglich grüne Pflanzenteile auch gleichmäßig verfärbt. Die Chlorose ist eine Erscheinung, welche sehr verschiedene Ursachen haben k a n n wie Ernährungsstörungen, Parasitenbefall usw. Aber auch bei Viruskrankheiten ist sie zu beobachten u n d zwar werden nicht nur einzelne Blätter, sondern ganze Teile oder selbst ganze Pflanzen hellgrün, gelblichgrün oder sogar völlig gelb. Bei ausgesprochenen Gelbfärbungen wird auch die Bezeichnung „Vergilbung" (yellows) verwendet. I m Gegensatz dazu werden bei einigen Virosen die B l ä t t e r gleichmäßig dunkelgrün v e r f ä r b t . Bemerkenswert ist, daß diese gleichmäßig erscheinende D u n k e l f ä r b u n g sich auch auf die normalerweise immer etwas helleren Adern erstreckt, die verdickt sind u n d zur Bildung von blattähnlichen Auswüchsen (Enationen) neigen (Abb. 24). Aber auch andere F a r b t ö n e t r e t e n bei viruskranken Pflanzen in gleichmäßiger Verteilung auf. Zwar d ü r f t e es sich in manchen Fällen u m sekundäre Erscheinungen wie Ernährungsstörungen oder Gewebeveränderungen handeln, doch Abb. 17. Eichenblattmuster bei Dahlie erleichtern diese Tönungen häufig das nach Infektion mit einem Dahlienvirus (Original U S C H D R A W E I T ) Auffinden k r a n k e r Pflanzen u n d sind durchaus charakteristisch wie die rötlich-violetten Verfärbungen der Tomate bei mehreren Viren, bronzefarbige oder gelblichgrüne Tönung beim amerikanischen _R«&ws-Mosaik, bronzefarbige bis olivgrüne F a r b t ö n e bei der amerikanischen Albinose der Süßkirsche. Bei der Blattrollkrankheit der Kartoffel t r i t t bei manchen Sorten eine Anthozyanbildung ein, wodurch der R a n d der Blattunterseite rot oder auch schwarzblau erscheint, u n d bei der amerikanischen Büschelkopfkrankheit derselben Pflanze (purple top) t r e t e n gelbe oder p u r p u r r o t e Verfärbungen der Blätter auf. Auch die normalen Verfärbungsvorgänge von der J u g e n d f a r b e zum Grün des ausgewachsenen Blattes u n d der Übergang zur H e r b s t f ä r b u n g k ö n n e n durch Virosen gestört, verzögert oder beschleunigt werden. Die herbstliche R o t f ä r b u n g der Laubblätter von Vaccinium macrocarpon, das an der Falschblütigkeit e r k r a n k t ist, bildet ein wichtiges diagnostisches Kennzeichen. E s k o m m t auch vor, daß die

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normale rötliche F ä r b u n g ausbleibt wie bei den Blattstielen mancher Erdbeersorten, die a n der Blattrandvergilbung leiden. Die physiologisch bestimmten Veränderungen bei Virosen der Blätter bes c h r ä n k e n sich nicht auf die F a r b e . F a s t immer f ü h r e n sie auch zu Formveränderungen, die in vielen Fällen k a u m merkbar sind, in anderen aber z u m Krankheitsbild Wesentliches beitragen u n d wichtige diagnostische Hilfsmittel sind. Eine Reihe von Viren beschränkt die S y m p t o m e auf Formveränderungen. Obgleich bei dieser nach äußerlichen Gesichtspunkten angeordneten Aufzählung „ i n n e r e " S y m p t o m e oder solche, die n u r mikroskopisch w a h r n e h m b a r sind, f ü r sich behandelt werden sollen, möge hier ein Wort über die histologischen Zusammenhänge der Form- u n d F a r b v e r ä n d e r u n g e n folgen. Die gefleckt e n B l ä t t e r zeigen bei mikroskopischer B e t r a c h t u n g von B l a t t q u e r s c h n i t t e n deutlich, d a ß die hellen Bezirke durchweg dünner sind als die normal grünen. I n den chlorotischen Teilen ist die Ausbildung der Palisadenzellen gehemmt, so daß sie nahezu isodiametrisch erscheinen. I n Schwammparenchym verzögert sich die typische Ausbildung der Interzellularräume. E s bleiben also Abb. 18. Blasige Auftreibungen der Blattmanche Blattbezirke zurück u n d er- spreite beim Bohnenmosaik (Original reichen entweder erst im Laufe des AusUSCHDRAWEIT) reifens ihre normale Gestalt oder k o m m e n nie zu einer völlig normalen Gestaltung. Diese physiologisch begründeten Beziehungen f ü h r e n zu einer Störung der Entwicklung, die sich in Faltungen, Kräuselungen, Wellungen u n d Verbiegungen der Blattspreite äußert. Wie bei den N a m e n f ü r die Verfärbungen haben sich hier auch viele Bezeichnungen eingebürgert, ohne d a ß sie eindeutig auseinander zu halten sind. Auch hier soll auf eine K l ä r u n g u n d Sichtung dieser Ausdrücke verzichtet werden, da die Übergänge sehr gleitend sind. N u r wenige Bezeichnungen sind unmißverständlich, wie z . B . „blasige A u f t r e i b u n g e n " . Ist ein normal gef ä r b t e r u n d d a m i t normal funktionsfähiger Bezirk des Blattes von hellerem, in seiner Entwicklung gehemmtem Gewebe umgeben, so wird er sich nach oben wölben u n d so entstehen diese dunkelgrünen K u p p e n , die f ü r eine Reihe von Virosen, z. B. f ü r das Bohnenmosaik auf Phaseolus, charakteristisch sind (Abb. 18). I n manchen Fällen bleiben die Adern im W a c h s t u m zurück, während das Gewebe der Interkostalfelder sich normal entwickelt. So k o m m t es zu starken

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Kräuselungen oder einer welligen Oberfläche, in der die Adern deutlich markiert und eingesunken erscheinen. Mit der veränderten Beschaffenheit mag es auch zusammenhängen, d a ß die Oberfläche im Vergleich zu gesunden B l ä t t e r n in m a n c h e n Fällen stumpf, in anderen fettig oder glasiert erscheint. Auch abweichende Ausbildung der Wachsschicht bei Brassica-Arten nach Virusinfektion wäre hier zu erwähnen. Bei manchen Virosen bleiben Blattflecke aus oder sind sehr selten, dagegen nimmt, wie schon oben erwähnt, die gesamte Blattfläche einen anderen F a r b t o n an. E s ist n u n häufig zu beobachten, daß sich d a n n die S t r u k t u r des k r a n k e n Blattes v e r ä n d e r t . Die Blätter werden lederartig steif bzw. starr wie bei der Blattrollkrankheit d e r Kartoffel oder spröde u n d brüchig wie bei der Vergilbungskrankheit u n d bei der amerikanischen Kräuselschopfk r a n k h e i t (curly top) der .Beia-Rüben. Häufig t r i t t Zwergwüchsigkeit der ges a m t e n Pflanze auf, u n d a n den verk ü r z t e n Stengeln stehen die B l ä t t e r steif aufgerichtet. An heißen Tagen welken sie nicht so leicht wie die B l ä t t e r gesunder Pflanzen. Beim Berühren e n t s t e h t ein raschelndes, knisterndes Geräusch. Die Blätter vergilbungskranker _ße£a-Rüben sind so spröde, daß sie beim Zupacken u n t e r deutlichem K r a c h e n zerbrechen. Abb. 19. Formveränderungen der Blätter Diese „ S t a r r t r a c h t " ist sehr charakterinach Infektion mit TMV (Sorte „Samsun") stisch f ü r einige Virosen u n d läßt die ( O r i g i n a l USCHDRAWEIT) k r a n k e n Pflanzen im Bestand leicht erkennen. Doch t r i t t auch der entgegengesetzte Fall ein. Die Schlotten der a n Gelbstreifigkeit erkrankten Zwiebeln verlieren ihren normalen Turgor. Sie stehen nicht mehr aufrecht, sondern hängen unregelmäßig gewellt u n d verdreht schlaff herab. Auch ohne d a ß das B l a t t in Oberfläche u n d Umriß wesentlich verändert ist, k o m m t es zu typischen Entstellungen. Dazu gehört das Blattrollen, wobei sich die Blätter längs der Mittelrippe nach oben (Blattrollkrankheit der Kartoffel und viele andere), m a n c h m a l röhrenförmig aufrollen. I n manchen Fällen erscheint das B l a t t V-förmig gefaltet. Sehr zahlreich sind auch schalenförmig veränderte Blätter, wobei die Öffnung der Schale nach oben oder nach u n t e n gerichtet sein kann. Vielfach können Formveränderungen beobachtet werden (Abb. 19). Diese gehen m a n c h m a l mit einer Abänderung der N e r v a t u r z u s a m m e n wie bei dem „virosen A t a v i s m u s " der schwarzen Johannisbeere. Hierbei wird die Zahl der

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Symptomatologie

Seitenadern, die im Mittellappen von der H a u j j t a d e r ausgehen, reduziert u n d auch die Aderung der Seitenlappen weicht vom Normalen ab. I n m a n c h e n Fällen, wie z. B. bei der Pfeffingerkrankheit der Süßkirsche, löst sich die H a u p t ader in einzelne Stränge auf, während die Seitenadern verkümmern. Besonders häufig sind Veränderungen der Blattumrisse. B e k a n n t sind die vielen Fälle, in denen die B l ä t t e r verschmälert werden. Die R e d u k t i o n der Blattspreite k a n n so weit gehen, daß nur noch die B l a t t a d e r n übrigbleiben wie bei der £ \\ \ / durch mehrere Viren hervorgerufenen Fadenblättrigkeit der Tomate (Abb. 20) oder bei manchen Virosen der Cucurbitaceae. Sehr auffallend u n d charak/ f't J teristisch sind auch Veränderungen des f j j~ Blattrandes (Abb. 21). So k a n n bei normal ganzrandigen B l ä t t e r n eine Zähnung a u f t r e t e n wie beim Salatmosaik. Bei m a n c h e n Virosen wird eine vorhandene Zähnung der Blätter sehr vers t ä r k t u n d eine s t u m p f e Zähnung ausgesprochen scharf. Bei manchen Tomatenvirosen ist diese Veränderung das erste wahrzunehmende S y m p t o m . Gelappte oder gekerbte Blätter zeigen Abb.20. Fadenblättrigkeit derTomate nach stark veränderte Blattformen (Hopfen). Infektion mit T M V (Original U S C H D R A WEIT)

Abb. 21. Veränderungen des Blattrandes bei Dahlie. Links gesund, rechts Mischinfektion (Original U S C H D R A W E I T )

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H . A . ÜSCHDRAWEIT

Abb. 22. Tütenblätter (Ascidien) bei Nicotiana glutinosa nach Infektion mit einem S t a m m des Gurkenmosaikvirus (?) (Original U S C H D R A W E I T )

Auffallend sind auch anomal asymmetrische Blätter. Die gefiederten Blätter von Kartoffel u n d T o m a t e erleiden sehr verschiedene Abwandlungen. Neben einer U n t e r d r ü c k u n g der kleinen u n d Verringerung der großen Fiederblätter t r e t e n Vermehrung, asymmetrische Umgestaltung u n d Entstellungen aller Art auf. Gelegentlich werden diese Veränderungen nicht sehr glücklich als „ F a r n • ¿ 8 ä j . . ; ; . - b l ä t t e r " bezeichnet. Als Folge mancher Virosen lassen sich Erscheinungen be^Bll^v^iRiKfe obachten, die aus der Teratologie be-

Abb. 23. Geschwänztes Blatt bei Nicotiana glutinosa nach iniektion mit einem Stamm des Gurkenmosaikvirus (?) (Original U S C H D R A W E I T )

k a n n t sind wie T ü t e n b l ä t t e r (Ascidien) (Abb. 22), geschwänzte B l ä t t e r (Abb. 23) u n d ähnliches. Bei diesen schweren E n t Stellungen, die z. B. bei Nicotiana glutinosa häufig sind, läßt sich eine eigenartige Veränderung der Blattoberfläche beobachten, die gelegentlich auch sonst v o r k o m m t , besonders bei starken Adernveränderungen. Die Blattoberfläche erscheint unregelmäßig faserig gerippt u n d ä h n d t d e m Narbengewebe, das beim . Ausheilen größerer W u n d e n bei Tieren gebildet wird. E s wäre vielleicht als

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Symptomatologie

„ n a r b i g e " oder „genarbte" Oberfläche zu bezeichnen. Zu den aus der Teratologie bek a n n t e n Erscheinungen sind auch E n a t i o n e n (Abb. 24) zu rechnen, die häufig zu beobachten u n d z. B. bei der Pfeffingerkrankheit diagnostisch wichtig sind. Es handelt sich dabei u m blattähnliche Anhängsel mit Blattoberflächengewebe, die aus Epidermis und Mesojjhyll zusammengesetzt sind u n d von Leitbündeln durchzogen werden. I n Einzelfällen ist auch das Vorkommen von enat ionenähnlichen Bildungen an Blütenorganen beobachtet worden (Abb. 25).

Abb. 24. Enationen an Datum innoxia nach Infektion mit einem unbekannten Virus (Original USCHDRAWEIT)

Abb. 25. Hnationenähnliclie Gebilde an Petunia hybrida nana compacta (Sorte „ R a t s h e r r " ) nach Infektion mit dem Aspermie-Virus der Tomate (Original 3

Virologie

PRACEUS)

Symptomatologie

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Auch der Blattstiel kann zu der Ausbildung von Virussymptomen beitragen, wie z. B. bei der Starrtracht. Ferner sind z. B. Blattstiele so verdreht, daß die Blattunterseiten der Blätter nach oben zeigen, oder sie sind stark verkümmert. Manchmal verändern sie auch die Haltung der Fiederblätter, wie z. B. bei der Tomate, so daß diese nach unten gerichtet erscheinen. Eine zwar nicht sehr häufige, aber besonders auffällige Gruppe von Symptomen, die nicht nur an Blattstielen und Stengeingebildet werden, sind Gallen. Diese haben ihren Ursprung meist in Phloemparenchym-Zellen. Sie treten z. B. bei der Fidschikrankheit des Zuckerrohrs auf der Blattunterseite als langgestreckte, schmale Erhebungen im Verlauf der Nerven auf. Bei der Zuckerrübe entstehen als Folge der Infektion durch das Kräuselschopfvirus warzenförmige Anschwellungen. Auch durch das Wundtumorenvirus werden z. B. bei Rumex an den vergrößerten Adern Papillen und sogar kleinere Tumoren gebildet. Auch die fleischig verunstalteten Blätter bei der Alloiophyllie der Anemone sind hier zu nennen (vergleiche auch Abb. 26). Zu den wichtigsten Symptomen gehören die Nekrosen, deren Bedeutung für die Diagnose groß ist und die für die wirtschaftliche Seite des Virusproblems häufig von entscheidender Bedeutung sind. Diese Absterbeerscheinungen können ihren Ursprung wahrscheinlich in verschiedenen Geweben haben, besonders häufig gehen sie aber vom Phloem aus. Daß aber auch andere Gewebe nekrotisch verändert werden, zeigen Blattquerschnitte von bronzefleckenkranken Tomaten, wobei abgestorbene Zellen in der Epidermis und dem Palisadenparenchym auftreten und die charakteristischen Bronzeflecke hervorrufen. Auch ringförmige Zeichnungen und Muster aus Ringsegmenten können durch nekrotische Veränderungen entstehen, man spricht dann von Ätzmustern, da sie auf der glatten Blattfläche wie eingeätzt aussehen. Die Nekrosen sind häufig, z . B . bei der Kartoffel, schwarz gefärbt, doch treten auch bei anderen Pflanzen weißliche, graubräunliche oder rötliche Nekrosen auf. Manchmal geht der Absterbeerscheinung eine chloro tische Verfärbung voraus, in anderen Fällen wird erst bei Abb. 27. Nekrotische Veränderungen bei der völligemAbsterbendes Gewebes Streifen- und Kräuselkrankheit des Tabaks (Sorte die Schädigung offenbar. Stirbt „Samsun") (Original

USCHDRAWEIT)

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das Phloem z. B. in Stengeln oder B l a t t a d e r n ab, so entstehen strichförmige Nekrosen, doch k o m m e n auch fleckige u n d ringförmige Nekrosen vor. Manchmal bilden sich einzelne nekrotische Flecke, die d a n n später aus gesunden Geweben herausfallen u n d ein „Schrotschußbild" ergeben. Ferner werden strichförmige Zeichnungen (z. B. bei der Streifen- u n d Kräuselkrankheit des Tabaks) beobachtet, die erst das W a c h s t u m des Blattes benachteiligen und später nekrotisch werden. Es entstehen d a n n Verbildungen u n d Zerreißungen, die zu den eindrucksvollstenKrankheitserscheinungenbei Virosen gehören (Abb. 27). Ein sehr charakteristisches Symptombild entwickelt sich beim Befall der Kartoffel mit dem Y-Virus. E s wird a l s B l a t t s c h w u n d (leaf-drop) bezeichnet. Die u n t e r e n u n d mittleren Blätter eines Stengels sterben vorzeitig ab, werden aber nicht sofort abgestoßen, sondern hängen zunächst vertrocknet a m Stengel herunter. Das Absterben der Triebspitze, die Akronekrose, ist eine Erscheinung, die sich als Symptombild nicht wesentlich von anderen Nekrotisierungen unterscheidet, aber eine sehr interessante Bedeutung f ü r das physiologische Geschehen der Viruserkrankung h a t und daher an anderer Stelle besprochen werden soll. Zu erwähnen wären schließlich Erscheinungen, die mit dem Blattfall zusammenhängen. Der normale WEIT) herbstliche Blattfall der laubabwerfenden Gehölze k a n n durch Virusinfektion v e r f r ü h t oder verzögert werden. Auch k a n n er progressiv erfolgen, so d a ß immer n u r wenige B l ä t t e r a n den Spitzen der jüngsten Zweige stehen. Schließlich k a n n auch eine Selbstamputation der infizierten Blätter eintreten. B l ü t e n s y m p t o m e werden d a n n besondere B e a c h t u n g finden, wenn wie im Blumen- u n d Zierpflanzenbau die Blüte das wirtschaftliche E n d p r o d u k t ist oder als Folge von Veränderungen der Blüte der F r u c h t a n s a t z unterbleibt. Blütenverfärbungen sind daher schon frühzeitig beobachtet worden (Tuljje 1576, Levkoje 1783) u n d h a b e n sogar eine Wert Steigerung zur Folge wie bei den sogenannten R e m b r a n d t t u l p e n . Bei den Erscheinungen der Blütenfarbenbrechung oder Buntstreifigkeit bleibt es häufig bei der F a r b a b ä n d e r u n g , ohne d a ß Nekrosen oder Entstellungen dazukommen, so daß der ästhetische Wert t a t Abb. 28. Buntstreifigkeit (Blütenfarbenbrechung) bei Levkoje nach Infektion mit einem Cruciferenvirus (Original U S C H D R A -

Symptomatologie

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sächlich k a u m beeinträchtigt wird. F a s t stets nehmen die v e r f ä r b t e n Bezirke die Gestalt von Streifen oder Strichen an wie bei Tulpe, Lilie, Gladiole, Levkoje, Veilchen, T a b a k , selten sind ausgesprochene Flecke (Abb. 28). Es k o m m e n aber auch F a r b a b ä n d e r u n g e n , Farbintensivierungen oder Ausbleichungen vor (Abb. 29). Bei Chrysanthemen werden rote, bronzefarbene u n d braune Blüten völlig oder teilweise in gelbe umgewandelt; violettrote, hellrote u n d rosa werden weißgefleckt oder blaßgelb; dagegen verändern sich weiße nie, gelbe nur selten in hellgelbe oder weißgefleckte. Seltener ist das A u f t r e t e n von zusätzlichen dunkleren F a r b t ö n e n wie z. B. bei Iris, wo bei weißen Blüten p u r p u r f a r b e n e Töne, bei blauen schwarze Markierungen beobachtet werden.

Abb. 29. Farbausbleichung bei Blüten von Primula malacoides, die mit dem Gurkenmosaikvirus infiziert sind; links gesunde Blüten (Original U S C H D R A W E I T )

Neben den F a r b v e r ä n d e r u n g e n t r e t e n auch vielfach F o r m u m w a n d l u n g e n auf. Verkleinerungen der Blüten sind häufig u n d werden mehrfach von Deformationen aller A r t begleitet. Die zygomorphen B l ü t e n von Sesam werden in radial symmetrische umgewandelt. Die Strahlenblüten von Chrysanthemen werden verschmälert u n d verkürzt, rollen sich zusammen oder werden wellig u n d zerk n i t t e r t , so d a ß die Blumen einen zerzausten Eindruck machen. Bei d e m virösen Atavismus der schwarzen Johannisbeere nehmen die Blüten eine mehr röhrenförmige Gestalt an. Die Blumenkrone von Nicotiana glutinosa wird unsymmetrisch u n d reißt auf. Ferner wird teilweise oder völlige R e d u k t i o n der Blütenblätter beobachtet. Vielfach vergrünen die Blütenblätter, z. B. bei der Erdbeere, wo sie d a n n lange Zeit an dem Blütenboden u n v e r ä n d e r t sitzen bleiben. Vergrünungen k o m m e n ferner bei Freesie, Hortensie, Rittersporn, Klee, Lein, Himbeere, Brombeere u n d vielen anderen Blütenpflanzen vor. An dieser Vergrünung beteiligen sich oft auch andere Blütenteile, besonders der Kelch.

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H. A. ÜSCHDRAWEIT

Außer der Verlaubung des Kelches treten auch anomale Vergrößerungen u n d andere Veränderungen ein, die bei der Stolburkrankheit u n d ähnlichen Virosen sehr charakteristisch sind. Die Kelchsegmente sind nicht getrennt, der ganze Kelch ist blasenförmig erweitert und oben gezähnt, die Nerven sind rötlich verfärbt. Vergrößerte Kelche finden sich auch bei Frägaria als Folge einer BubusVirose. Bei derselben Virose wird auch der Fruchtknoten von Fragaria unnatürlich vergrößert. Überhaupt sind Veränderungen des Geschlechtsapparates nicht selten. Bei der Blütenvergrünung erstreckt sich die Verlaubung vielfach auf Staubblätter u n d Griffel. I n anderen Fällen sind diese stark verkürzt, reduziert oder steril. Auffallend ist auch, daß sich manchmal die Zahl der Blüten an den Blütenständen verringert oder daß die Blüten eine veränderte Haltung einnehmen, sich nicht oder nur unvollständig öffnen oder sogar vor dem Aufbrechen abgestoßen werden. Auch k a n n die Blütenausbildung völlig unterbleiben. Sehr zahlreich sind auch die Beobachtungen über Virussymptome der Früchte, besonders bei denjenigen, die der menschlichen Ernährung dienen. I n unreifem Zustand finden sich alle Symptome, die bei den Blättern zu beobachten sind wie Flecke, Ringe, blasige Auftreibungen (bei Gurken) u n d Nekrosen der verschiedensten Gestalt, z. B. bei Bohnen und Tomaten. Aber auch reife Früchte zeigen Farbveränderungen u n d Flecke. Kleinfrüchtigkeit wird bei verschiedenen Prunus-Arten gefunden, auch andere Gestaltveränderungen treten bei den verschiedensten Pflanzen auf; runde Früchte werden länglich, wie bei der Kleinfrüchtigkeit des Pfirsichs, u n d längliche rund. Bei einer Citrus-Vhose (CitrusEichelfrüchtigkeit) weisen die Früchte eine ausgesprochene Eichelform auf. Die Fruchtschale bei Apfel u n d Pfirsich wird rauh u n d trägt warzige Auswüchse. Bei der Warzenkrankheit des Pfirsichs wird das Fruchtfleisch oft ledrig, manchmal sogar h a r t u n d knochenähnlich. Die Verholzung der Passionsfrucht f ü h r t zu unbrauchbaren Früchten, deren Perikarp ungewöhnlich verdickt und deren Pulpe stark verringert ist. Bei der Steinfrüchtigkeit der Birne ist neben der Bildung von Nekrosen u n d Kork die Bildung zahlreicher Sklerenchymzellen typisch (Abb. 30). Derartige Früchte sind schon äußerlich an ihrer Mißbildung zu erkennen, lassen sich nur schwer mit einem Messer durchschneiden u n d sind ungenießbar. Sehr zahlreich sind Berichte über Geschmacksveränderungen bei den Früchten von Himbeere, Pfirsich, Kirsche, Citrus u. a. Die Beobachtungen an unterirdischen Organen sind naturgemäß nicht häufig u n d beschränken sich auf Dauerorgane oder auf Wahrnehmungen, die beim Ausmerzen kranker Pflanzen gemacht werden. Ganz allgemein scheint, entsprechend der reduzierten Wuchsfreudigkeit der viruskranken Pflanze, auch das Wurzelsystem in Mitleidenschaft gezogen zu sein u n d meist einen geringeren Umfang zu haben als das einer gesunden Pflanze. Eine Vermehrung der Faserwurzeln wird bei dem Kräuselschopf der Hübe berichtet, wodurch der Rübenkörper ein struppiges, bärtiges Aussehen erhält. Eine eigenartige Veränderung der Wurzelentwicklung t r i t t bei der infektiösen Möhrenvergilbung durch das Virus der Asternvergilbung auf; die Seitenwurzeln sind dabei in 4 Reihen an

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Symptomatologie

der Möhre angeordnet. Das frühzeitige Absterben der feinen Seitenwurzeln dürfte wohl meist sekundärer Natur sein, nur bei der Phloemerkrankung der Ulme wird es ausdrücklich als primäres Symptom genannt. Nekrosen werden häufig bei Wurzeln beobachtet. Es sind in erster Linie wohl die Phloemstränge, die von diesen Absterbeerscheinungen erfaßt werden und sich manchmal schon bei makroskopischer Beobachtung als deutlich schwarze Stellen abzeichnen. Bei der Korkwurzelkrankheit der Tomate, deren Virusnatur jedoch nicht gesichert ist, ergibt sich bei fortschreitender Erkrankung ein sehr eindrucksvolles Bild. In der Nähe der Primärnekrosen entstehen Korkgewebe, die sich

Abb. 30. Die Steinfrüohtigkeit der Birne (Original

USCHDRAWEIT)

sehr stark entwickeln und Risse in der Rinde entstehen lassen. Das absterbende Rindengewebe wird in Schollen abgehoben, so daß schließlich nur der Zentralzylinder übrigbleibt. Ein weiteres sehr abweichendes Symptombild ist bei dem Wundtumorvirus von Melilotus zu beobachten. Die Tumoren finden sich, wie schon oben erwähnt, auf Blättern oder Stengeln, aber auch an den Wurzeln. Ihre Größe ist sehr unterschiedlich, sie können klein und nur pustelähnlich sein, erreichen aber häufig einen Durchmesser von mehreren Millimetern und sind so zahlreich, daß sie die ganze Wurzel bedecken (Abb. 26). Im Fleisch der Wurzelknollen der Süßkartoffel treten verschieden große dunkelbraune bis schwarze Korkflecke auf. Auch an unterirdischen Organen, die nicht zum Wurzelsystem gehören, wie Sproßknollen, kommen Symptome vor. So zeigen Sproßknollen der Gladiolen, die mit dem Gelbmosaikvirus der Buschbohne infiziert sind, eine warzige Oberfläche und sind unsymmetrisch.

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Die wirtschaftlich wichtigste Sproßknolle, die Kartoffel, zeigt eine ganze Reihe von Virussymptomen. I n den U S A wurden bei Blattrollinfektion netzförmige Gewebenekrosen beobachtet (Netznekrosen), die sich meist erst im Winterlager entwickelten (Abb. 31). Ähnliche Erscheinungen t r e t e n auch in E u r o p a als Folge des „Aucuba-Mosaiks" auf (Pseudonetznekrose). Die in Nordamerika a u f t r e t e n d e Gelbzwergigkeit bewirkt ebenfalls Verfärbungen des Knollenfleisches; a u ß e r d e m t r e t e n verstreut b r a u n e Flecke auf. Die K e i m u n g ist gehemmt, u n d die Triebe erreichen nicht die Erdoberfläche. Nekrotische Veränderungen der Gewebe am Kronenende der Knolle f ü h r e n bei der auch aus

A b b . 31. N e t z n e k r o s e b e i B l a t t r o l l i n f e k t i o n ( n a c h FOI.SOM, LIBBY, SIMPSON u n d WYMAN)

Nordamerika gemeldeten K r o n e n e n d b r ä u n e zu Verfärbungen der Knolle. Auch Gestaltveränderungen der Knollen k o m m e n vor. Die Spindelknollenkrankheit t r ä g t ihren N a m e n von den anomal in die Länge gezogenen, am apikalen E n d e zugespitzten Knollen, die gelegentlich v e r k r ü m m t u n d verbeult sind. Die auffallend flachen Augen sind zahlreicher als bei gesunden Knollen, es scheint so, als wenn ein größerer Abschnitt der Stolonen in die Knolle eingezogen wird. Die Stolonen trocknen bis zur E r n t e nicht ab u n d bleiben bis zuletzt mit den Knollen verbunden. Auch F a r b v e r ä n d e r u n g e n werden beobachtet. Anthozyanhaltige Knollenschalen werden ganz oder teilweise e n t f ä r b t . Die f ü r manche Knollen charakteristische Rißbildung k a n n fehlen, die Schalen sind glatt, oft glänzend. Bei der „ K a l i k o k r a n k h e i t " Nordamerikas zeigen die Knollen tiefe Risse u n d Zerklüftungen. Erwähnenswert ist die Auswirkung des Virus der infektiösen Asternvergilbung auf der Kartoffel; es werden nämlich a n den oberirdischen Stengeln Luftknollen gebildet (Abb. 32).

Symptomatologie

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I m vorhergehenden wurden im wesentlichen S y m p t o m e geschildert, die sich bei makroskopischer Beobachtung der Pflanze ergeben. Manche stellen aber, wie z. B. die Nekrosen, nur späte Stadien einer k r a n k h a f t e n Entwicklung dar, die im Beginn sich nur als Zusammenbruch einzelner Zellen oder Zellverbände äußert u n d daher nur mikroskopisch wahrzunehmen ist. Diese Erscheinungen treten offenbar vornehmlich im Phloem auf u n d h a b e n gelegentlich großen diagnostischen Wert bei Farbnachweisen von Virosen. Es ist wahrscheinlich, d a ß den eigentlichen nekrotischen Erscheinungen Veränderungen der Zellstruktur vorausgehen wie übermäßige Kailosebildung. Über die verschiedene Dicke der Blätter, die deutliche F a r b a b ä n d e r u n g e n wie Mosaik usw. zeigen, wurde bereits gesprochen. Die auffälligste Erscheinung, die anscheinend keinen Einfluß auf äußere Symp t o m e h a t , aber bereits den ersten Beobachtern von Viruskrankheiten auffiel, ist die Anwesenheit v o n Einschlußkörpern in den Zellen k r a n k e r Pflanzen. Sie sind f ü r manche Viren so charakteristisch, daß sie einen ausgesprochen diagnostischen Wert haben. Offenbar ist f ü r ihre E n t s t e h u n g das Virus von ausschlaggebender Bedeutung, d e n n die gleiche Wirtspflanze, in der bei E r k r a n k u n g durch TMV Einschlußkörper gefunden werden, zeigt diese Erscheinung nicht bei Erk r a n k u n g a n Gurkenmosaik. J e d o c h h ä n g t die Bildung der Zelleinschlüsse mit dem Auf- Abb. 32. Luftknollenbildung bei Kartoffel nach Infektion mit dem Virus t r e t e n v o n Mosaiksymptomen zusammen, der infektiösen Vergilbung der Aster d a bei einer nekrotischen R e a k t i o n diese (nach S E V E R I N ) Erscheinung gewöhnlich unterbleibt. Auch finden sich die Einschlüsse nicht in jedem Zeitpunkt der E r k r a n k u n g . Gut u n t e r s u c h t sind die Einschlüsse beim TMV, aber auch andere Viren f ü h r e n zu ähnlichen Erscheinungen wie das X-Mosaik, das Y-Mosaik u n d die Blattrollkrankheit der Kartoffel, ein Virus von Zygocactus (Epiphyllum), das Dahlienmosaik, das Tabak-Ringfleckenmosaik u n d viele andere. Noch nicht beobachtet wurden Einschlüsse u. a. beim Gurkenmosaik u n d beim A-Mosaik der Kartoffel. Allgemein t r e t e n zwei Formen der Einschlüsse auf. 1. A m o r p h e oder „ a m ö b o i d e " F o r m e n (X-Körper) u n d 2. kristalline F o r m e n der verschiedensten Art. Die , , X - K ö r p e r " des TMV treten besonders häufig in

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epidermalen Zellen und Haarzellen auf, sind aber auch in anderen Zellen zu beobachten. Sie sind rund oder oval, doch kommen auch andere Formen vor. Ihre Größe schwankt zwischen 5 ¡j. und 30 ¡1. Sie werden passiv mit der Plasmaströmung transportiert. Bald nach Infektion der Zellen werden Granula beobachtet, die untereinander verschmelzen und schließlich die X-Körper bilden. Ob bei den fertigen X-Körpern eine Membran vorhanden ist, ließ sich noch nicht sicher nachweisen. Bei Verletzung z. B. mit einer Mikronadel zerfallen sie wieder in Granula, ähnlich denen, aus denen sie entstanden. Nach einiger Zeit verlieren sie ihren amorphen Charakter, es werden Kristalle gebildet, bis schließlich der gesamte Körper kristallin wird und nicht von den kristallinen Einschlüssen zu unterscheiden ist. X-Körper und kristalline Einschlüsse können gleichzeitig in denselben Zellen vorkommen. Sie werden etwa eine Woche nach der Infektion gebildet, und zwar dann, wenn auch die Folgesymptome auftreten, und erreichen ihr Maximum etwa einen Monat nach der Infektion. Dann nimmt ihre Zahl ab, und wenige Monate später sind sie meist völlig verschwunden. Es scheint ein Zusammenhang zwischen ihrem Auftreten und dem Auftreten der äußeren Symptome zu bestehen. Die kristallinen Einschlußkörper haben beim TMV meist die Gestalt unregelmäßig geformter, aber auch regelmäßig hexagonaler Plättchen, jedoch werden spindelförmige Körper, Nadeln und fadenähnliche Bildungen beobachtet, die hauptsächlich im Zytoplasma, jedoch auch in den Zellkernen vorkommen können. Sie enthalten Virus, während bei den X-Körpern noch andere Bestandteile, wahrscheinlich aber nur zufällig, vorkommen können. Ihre Entstehung wird auf die Wirkung von Elektrolyten im Zellsaft zurückgeführt. Eine ähnliche Erscheinung kann in konzentrierten neutralen Viruslösungen in vitro durch Zusatz bestimmter Stoffe hervorgerufen werden. Jedoch unterscheiden sich diese künstlichen Präzipitate von den natürlichen Zelleinschlüssen dadurch, daß sie nicht wie diese echte Kristalle sind, was durch einen anderen physikalischen Zustand des Virus in vitro erklärt wird. Viruseinschlußkörper treten nicht nur bei TMV, sondern bei einer ganzen Reihe von Viren auf, jedoch nicht bei allen. Die Formen der Einschlußkörper anderer Viren als des TMV variieren sehr stark. Es kommen X-Körper-ähnliche Bildungen, aber auch isometrische Kristalle, kristalline Platten, Kristallnadeln und fadenförmige Gebilde vor. Soweit die Entwicklung dieser Einschlüsse studiert wurde, konnte ein ähnlicher Ablauf wie beim TMV von Entstehung und Verschwinden beobachtet werden. X-Körper können in allen Geweben auftreten, nur nicht im apikalen Meristem. Manche Viren rufen sie in bestimmten Geweben bevorzugt hervor, so-z. B. das Kartoffel-X-Virus in den Palisadenzellen, das Kräuselschopf-Virus der Zuckerrübe im Phloem und den benachbarten Zellen, andere lassen sie in verschiedenen Geweben entstehen wie das Bilsenkrautmosaik-Virus. Wie beim TMV besteht auch sonst eine gewisse Beziehung zwischen äußerer Symptomausbildung und dem Gehalt von Einschlußkörpern, doch kommen sie auch in den Wurzeln und sonstigen symptomlosen Teilen der Pflanze vor. Verhältnismäßig selten sind Einschlußkörper im Zellkern, sie

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Symptomatologie

werden z. B. beim Ätzmosaikvirus des Tabaks in der Form dünner flacher Plättchen gefunden, doch treten auch andere Formen auf. Sie sind, wie die übrigen Viruseinschlüsse, in den Zellkernen aller Gewebe beobachtet worden mit Ausnahme der des Vegetationspunktes. Bei Infektionen mit dem starken

Stamm

des Ätzmosaiks

(Marmor erodens

v a r . severum

Holmes)

treten

sie besonders häufig auf. 30 Einschlüsse können in einem Zellkern vorhanden sein. Die Infektion wirkt manchmal stimulierend. Voll ausdifferenzierte Zellen fangen an sich zu teilen, nachdem die Einschlußkörper aus dem Kern ins Zytoplasma ausgeschieden wurden. I n den Kernen der Tochterzellen werden erneut Einschlüsse gebildet. Nachdem eine Übersicht über die verschiedenen Möglichkeiten von Virusäußerungen gegeben wurde, sollen nun noch Hinweise über die Veränderungen, welche bei den Symptombildern vorkommen können, folgen. Ein Hinweis auf den normalen Ablauf der Krankheitsbilder wurde bereits dem Aufzählen der Krankheitserscheinungen vorausgeschickt. Wenn wir z. B. im Versuch dasselbe Virusausgangsmaterial eines saftübertragbaren Virus verwenden und auf eine Reihe von Wirtspflanzen übertragen, so erhalten wir in den meisten Fällen eine große Verschiedenheit der Reaktionen, die sich in der Art der Symptome, aber auch in ihrer Intensität unterscheiden können. Es möge eine Aufstellung von den Symptombildern, wie sie durch Infektion mit dem Gurkenmosaikvirus entstehen, folgen, um diese Vielgestaltigkeit zu zeigen. Im allgemeinen bleibt bei der Infektion mit diesem außerordentlich weit verbreiteten Virus eine Schockwirkung aus. Es werden also nur die Lokalsymptome auf den Abreibeblättern (Anfangs-, Primär- oder Initialsymptome) und die systemischen Symptome (Folge- oder Sekundärsymptome) genannt. Initialsymptome Gurke Auf den Keimblättern, auf denen die Inokulation vorgenommen wird, erscheinen runde hellgrüne Flecke, die oft ringförmig sind und sich manchmal gelb verfärben. Sie vergrößern sich oft zu unregelmäßigen gelben Bezirken oder werden unscharf und verschwinden nach einigen Tagen bis auf schwache Verfärbungen. Bei manchen Sorten bleiben diese Initialsymptome aber völlig aus. Nach etwa 8 Tagen folgt dann die systemische Erkrankung.

Chenopodium

quinoa

Die Abreibeblätter zeigen nach 2 Tagen kleine Dellen, die sich zu Nekrosen mit heller Mitte, einem ockerfarbenen Ring und meist auch einer chlorotischen Zone von 2—3 mm entwickeln. Eine systemische Erkrankung folgt nicht.

Tabak Nach 3 bis 4 Tagen erscheinen auf den behandelten Blättern runde helle Flecke und auch chlorotische Ringe, manchmal selbst nekrotische Ringe, Ringmuster oder Eichenblattmuster.

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H . A. ÜSCHDRAWEIT

Systemische Symptome Gurke Nach Ablauf der Inkubationszeit treten auf den jüngsten Laubblättern kleine gelbgrüne Flecke auf, zuerst längs der Nerven u n d im Basalteil des Blattes, dann auch in den Interkostalfeldern u n d an der Blattspitze. Diese Flecke sind mehr oder weniger rund, oft ringförmig u n d werden schließlich unregelmäßig und fließen manchmal zusammen. Später gebildete Blätter zeigen dann das eigentliche Mosaikbild. Auch Welke und Nekrosen t r e t e n unter bestimmten Umständen, über die noch zu berichten ist, auf. Daneben finden sich deutliche Wuchshemmungen, Entstellungen und Auftreibungen der Blattoberfläche, Abwärtskrümmen des Blattrandes, Verkürzung der Internodien des Sprosses. Auch die F r ü c h t e zeigen Mosaiksymptome u n d Entstellungen. Große Sortenunterschiede können beobachtet werden. I n Holland ist die vielgebaute Sorte „Venlose Nietplekker" sehr anfällig und zeigt alle genannten Symptome in stärkster Ausprägung. Die Sorte „Delikatess" zeigt geringere Wachstumshemmung, weniger b u n t e F r ü c h t e und geringere Welkeerscheinungen. Die Sorten „Chinese Long", „Tokyo Long Green" und „China" zeigen nur ganz selten leichte Fleckung, wachsen aber durchaus normal, enthalten jedoch das Virus.

Blaue, weiße, gelbe Lupine und Lupinus

mutabilis

Bei diesen Lupinenarten r u f t das Gurkenmosaik die sogenannte Lupinenbräune hervor, die meist mit einigen oberflächlichen braunen Verfärbungen des Stengels beginnt, denen Verkrümmungen des oberen Sproßteils folgen. Das Stengelgewebe wird glasig-brüchig, die Pflanze stirbt schließlich ab und vertrocknet. Lu-pinus polyphyllus wird nicht befallen.

Primula

obconica

Diese Zierpflanze ist leicht zu infizieren, zeigt aber wenige oder gar keine Symptome. E s lassen sich höchstens einige Flecke auf den Blüten farbiger Sorten und einige Zerschlitzungen der Blumenkrone oder eine schwache Mosaikscheckung der L a u b b l ä t t e r feststellen. Bei anderen Primula-Arten treten teils schwere Symptome wie Stauchung u n d Chlorose (besonders bei den sogenannten Polyanthusformen (P. acaulis X veris) auf, teils unterbleiben Symptome völlig trotz der Anwesenheit des Virus.

Tabak Die systemische E r k r a n k u n g wiederholt die Vielfalt der Initialsymptome wie chlorotische Ringe, Linienmuster u n d Eichenblattzeichnungen. Später entstehen auch an den Stengeln braunschwarze Flecke, die schließlich einsinken u n d nekrotisch werden. Nach einiger Zeit zeigt der Zuwachs sehr viel geringere Symptome, bis schließlich eine Symptomausbildung gänzlich unterbleibt, also eine Erholung eintritt.

Nicotiana

glutinosa

Die kranken Pflanzen sind meist schwer gestaucht. Die Blätter zeigen eine sehr ausgeprägte Scheckung mit blasigen Auftreibungen und Entstellungen aller Art wie Tütenblätter, geschwänzte Blätter, Blattverschmälerungen u n d narbige Blattoberseite. Auch Nekrosen k o m m e n vor.

Durch ein einziges Virus werden also die meisten oben genannten Symptome hervorgerufen, wie diese Zusammenstellung zeigt, die sich noch beliebig erweitern ließe. Initialsymptome können unterbleiben wie bei einigen Gurkensorten, bei anderen zeigen sich chlorotische Primärläsionen, denen eine systemische Erkrankung folgt. Bei Chenopodium, quinoa ergibt die Inokulation nekrotische Primärläsionen ohne darauffolgende systemische Infektion. E s

Symptomatologie

45

t r e t e n manifeste systemische S y m p t o m e auf wie bei den anfälligen Gurkensorten, bei blauer Lupine, T a b a k u n d Nicotiana glutinosa. Diese können später gemildert, maskiert werden wie bei T a b a k , sie sind latent wie bei den Gurkensorten „Chinese L o n g " u. a., u n d es sind Arten aus einer sonst anfälligen G a t t u n g immun, welche also ü b e r h a u p t nicht befallen werden wie Lupinus folyphyllus. Auf die Notwendigkeit, bei Virusarbeiten mit Kulturpflanzen gut definierte Sorten zu verwenden u n d diese bei Arbeiten, bei denen das Symptombild entscheidend ist, genau anzugeben, sei hier ausdrücklich hingewiesen. Bei Inokulationsversuchen, in denen das Verhalten einer großen Zahl von Pflanzen untersucht werden soll, empfiehlt es sich, tabellarische Übersichten zu geben, die meist wertvoller u n d übersichtlicher sind als selbst sehr exakte Symptombeschreibungen. E s mögen zwei Beispiele a n g e f ü h r t werden. C. W . ANDERSON b e r ü c k s i c h t i g t n u r d e n V e r l a u f der K r a n k h e i t u n d v e r w e n d e t

folgende Symbole: —

+

= Oder. E s wird verwendet, wenn eine b e s t i m m t e Virusisolierung verschiedene R e a k t i o n e n auf verschiedenen Sorten einer b e s t i m m t e n I n d i k a t o r pflanze oder wenn verschiedene Isolierungen einer b e k a n n t e n Virusgruppe verschiedene R e a k t i o n e n auf einer b e s t i m m t e n Indikatorpflanze hervorr u f e n (Beispiel: N — S) = Indikatorpflanze ist schwierig zu infizieren, Infektionsresistenz. (Beispiel

S SS LS SL

= = = =

S,L? = IS

=

L T LT N

= = = =

S -f)

N u r systemische S y m p t o m e Systemische S y m p t o m e schwach (im wesentlichen latent) Lokalläsionen u n d systemische S y m p t o m e Systemische S y m p t o m e nur auf einigen Sorten; Lokalläsionen u n d systemische S y m p t o m e auf anderen Systemische S y m p t o m e ; es ist nicht sicher, ob nicht auch L o k a l s y m p t o m e auftreten Lokale u n d leichte systemische S y m p t o m e (im wesentlichen latent), aber L o k a l s y m p t o m e nicht in F o r m von Läsionen Lokalläsionen ohne nachfolgende systemische I n f e k t i o n L a t e n t e systemische I n f e k t i o n N u r lokal latente (symptomlose) I n f e k t i o n Immun

Beispiel: Vigna spp. reagiert a u f : einen S t a m m des Gurkenmosaiks Figrwa-Mosaik S t a m m A . . . .

LS S N—S N—LS Crotalaria jwwceo-Mosaik . N ,, mucronata-Mosaik T—S Eine andere Aufstellung von HOLMES geht mehr auf alle möglichen S y m p t o m e ein: Verhalten der Wirtspflanzen 0 = Keine V e r m e h r u n g des Virus u n d keine S y m p t o m e (Nichtwirte) 1 = V e r m e h r u n g des Virus lokal, aber weder systemische Virusverbreitung noch S y m p t o m a u s p r ä g u n g (Pflanzen anfällig f ü r lokalisierte maskierte E r k r a n k u n g )

H . A . TJSCHDRAWEIT

2 = Virus auch in anderen als den Abreibeblättern anzutreffen, aber keine Symptomausprägung (Pflanzen anfällig für systemische maskierte Krankheit) 3 = Lokale Krankheitserscheinungen, jedoch keine Verbreitung des Virus (Pflanzen anfällig für lokalisierte manifeste Krankheit) 4 = Systemische Verbreitung des Virus und deutliche Symptome (Pflanzen anfällig für systemische und manifeste Krankheit)

Abkürzungen für Symptome Ab B1 Br C Ch Co Col D Dif Dis E En Ex Fed Gr K L Le M Ma Mv N Ny 0

abscission) black) brown) chlorosis, chlorotic) chlorophyll-retention pattern) concentric patterns) collapse) death of plant) diffuse) distortion, distorted) etched patterns) enations) extreme) flowercolor deepened) green, greenish) klendusic, often escaping infection) locally) leaf, leaves) mottling) masking) midvein) necrosis, necrotic) necrosis with surrounding yellowing) no manifestation of disease observed)

= = = = = = = = = = -= = = = = = = = = = = = =

Pc Pe Pu R Ri S Se Sp St Str Stu V Vh Vc Vb W Wi Y Yo

pale center) petiole or petioles) puckered) red) ring-like spots) systemically) segments of rings) spots) stem, stems) streak) stunting) virus recoverable) virus absent) vein clearing) vein banding) white) wilting) yellowing or yellow) young)

= = = = = = = = = = = = = = = = = =

-

Abfallen, Abtrennen schwarz braun Chlorose, chlorotisch Chlorophyllmangel-Muster konzentrische Muster Zusammenbruch Tod der Wirtspflanze diffus Entstellung, entstellt Ätzmuster Enationen extrem Blütenfarbenverstärkung grün, grünlich Infektionsresistenz lokal Blatt, Blätter Scheckung maskiert Mittelnerv Nekrose, nekrotisch Nekrose mit gelbem Hof keine Manifestation der betr. Krankheit blasses Zentrum Blattstiel(e) warzig rot Ringflecke systemisch unvollständige Ringflecke Flecke Stengel Strichel Stauchung Virus ist wieder zu gewinnen Virus nicht vorhanden Adernaufhellung Adernbänderung weiß Welke Vergilbung oder gelb jung

Symptomatologie

47

Beispiel: Symptome nach Inokulation mit TMV: Cyphomandra betacea 0 Nitotiana glutinosa 4 (L,V—BrNSpPc; S, V—NSp) oder 3 (L, V — B r N S p P c ; S, Va—O) Tabak 4 (L,V—CSp, S, V—CVcPu—CM—Dis) Paprika 4 (L,V—CSp— Ch; S, V—C—Stu—CM—Ch) oder 4 (L, V—CSp—NSp—LeAb; S, V—CSp—NSp) oder 3 (L,V—VSp—LeAb; S, Y a — 0 ) oder 3 (L, V—CSp—NSp—LeAb; S, Va—O) Sehr entscheidend f ü r die Ausbildung und die Art der Symptome ist die Wachstumsphase, in der sich die Wirtspflanze befindet. Infektionen, die in den frühesten Stadien der Pflanze erfolgen, führen besonders bei nekrotischen Krankheitserscheinungen häufig zum Tod. Während der vegetativen Entwicklung verlaufen die Symptome gewöhnlich in der typischen Art. Daher ist diese Zeit besonders geeignet, das Auftreten der f ü r das Virus u n d die Wirtspflanze charakteristischen Krankheitssymptome zu beobachten. Während der Blütenentwicklung nimmt die Bereitschaft der Pflanze, Blattsymptome zu entwickeln, beständig ab. Da Laubtriebe nur noch spärlich gebildet werden, besteht häufig k a u m noch die Möglichkeit, die meist an den jungen Blättern besonders deutlichen Krankheitsbilder zu sehen. Erst wenn dann, wie z. B. bei der Dahlie, im Herbst wieder Seitentriebe auftreten, lassen sich noch einmal Symptome erkennen. Bei später Infektion unterbleibt auch häufig die Ausbildung der Symptome a n Blüten u n d Früchten. Holzige Pflanzen, die infolge der Wachstumshemmung keine deutlichen Symptome mehr geben, können durch einen energischen Winterschnitt zur Intensivierung des Wachstums angeregt werden. Dabei treten die Symptome oft wieder besonders deutlich in Erscheinung. Viele Viren zeigen die Fähigkeit, stark zu mutieren, und die dabei entstehenden Stämme ergeben auf der gleichen Wirtspflanzen-Art resp.-Sorte häufig außerordentlich verschiedene Symptome. Als Beispiel sei nur das Verhalten von Stämmen des TMV erwähnt. Fast alle Stämme geben bei normalen Temperat u r e n auf Nicotiana glutinosa nekrotische Primärläsionen. Auf Nicotiana sylvestris dagegen gibt eine Gruppe von TMV-Stämmen keine oder höchstens schwache chlorotische Primärläsionen u n d einen normalen Ablauf der systemischen Erkrankung. Eine zweite Gruppe, zu der die meisten in Deutschland auf Tomaten gefundenen Stämme, ferner die Gelbstämme gehören, r u f t auf Nicotiana sylvestris nekrotische Primärläsionen hervor, u n d die systemische E r k r a n k u n g bleibt aus. Die Zahl der Symptommöglichkeiten erhöht sich noch, wenn nicht nur ein einziges Virus die Wirtspflanze infiziert h a t , sondern mehrere Virusstämme oder Virusarten. E s ist vorgeschlagen worden, von einem Virusgemisch (mixture) zu sprechen, wenn bei gemeinschaftlichem Vorkommen von zwei oder mehreren Viren oder Virusstämmen Symptome eintreten, die aus der Kenntnis der einzelnen Komponenten vorherzusagen waren. Bei der Ausbildung völlig neuer

48

H . A. USCHDRAWEIT

S y m p t o m e soll v o n einem V i r u s k o m p l e x (complex) die R e d e sein. E s bleibt fraglich, ob diese U n t e r s c h e i d u n g eine p r a k t i s c h e B e d e u t u n g h a t . I n der L a n d w i r t s c h a f t u n d im G a r t e n b a u werden wir es wohl meist m i t m e h r e r e n gleichzeitig a u f t r e t e n d e n V i r u s s t ä m m e n zu t u n h a b e n . Bei der g r o ß e n Variabilität, die a u ß e r v o n d e n einzelnen S t ä m m e n u n d d e n a n g e b a u t e n S o r t e n a u c h noch v o n der U m w e l t b e s t i m m t wird, d ü r f t e eine T r e n n u n g der Begriffe wohl k a u m möglich sein. Z u r E r l ä u t e r u n g des A u s d r u c k s V i r u s k o m p l e x diene ein Beispiel: Das TMV r u f t auf d e n meisten K u l t u r t o m a t e n s o r t e n eine deutliche Z u s p i t z u n g der B l a t t z ä h n u n g u n d m e h r oder weniger w a h r n e h m b a r e Mosaikscheckung hervor. N e k r o s e n t r e t e n auf, sind aber selten u n d g e f ä h r d e n die Pflanze meist nicht erheblich. D a s Kartoffel-X-Mosaik gibt meist n u r u n d e u t liche Scheckung u n d eine m e h r oder weniger große Ertragsdepression. Die gleichzeitige I n f e k t i o n mit beiden Viren f ü h r t zu einem Schock mit erheblicher W u c h s h e m m u n g , schweren Nekrosen a n S t a m m u n d B l ä t t e r n u n d meist sehr ausgesprochener Mosaikzeichnung, d e m bei j u n g e n Pflanzen der Tod, bei älteren eine E r h o l u n g folgt, die meist schwer gefleckte Triebe zeitigt, bei der jedoch die N e k r o s e n abklingen. Ahnliche E r s c h e i n u n g e n werden a u c h bei a n d e r e n Virusk o m p l e x e n b e o b a c h t e t ; es k o m m e n sogar Fälle vor, wo die Anwesenheit eines Virus n u r d a d u r c h w a h r z u n e h m e n ist, d a ß die S y m p t o m e n a c h I n o k u l a t i o n d e r befallenen Pflanze mit einem zweiten Virus, dessen S y m p t o m e b e k a n n t sind, einen völlig a b w e i c h e n d e n Verlauf n e h m e n . U n t e r s u c h u n g e n über d e n E i n f l u ß der U m w e l t sind im allgemeinen a u ß e r ordentlich schwer d u r c h z u f ü h r e n , d a die f ü r eine e x a k t e B e h a n d l u n g n o t w e n d i g e K o n s t a n z der F a k t o r e n bei Variierung des zu u n t e r s u c h e n d e n F a k t o r s p r a k t i s c h n i c h t oder n u r in engen Grenzen möglich ist. Die V i r u s l i t e r a t u r ist reich a n Beo b a c h t u n g e n z. B. zu d e m T h e m a S y m p t o m a u s p r ä g u n g u n d Licht, ohne d a ß jedoch eindeutige Z u s a m m e n h ä n g e gegeben werden k ö n n e n . Oft ist aus d e n A r b e i t e n a b e r n i c h t zu e n t n e h m e n , ob die B e o b a c h t u n g e n im F r e i l a n d oder Gewächshaus g e m a c h t w u r d e n u n d ob oder wie die U m w e l t f a k t o r e n kontrolliert w u r d e n . F ü r unsere B e t r a c h t u n g ist es wertvoll zu wissen, d a ß F a k t o r e n wie L i c h t , T e m p e r a t u r usw. die S y m p t o m a u s p r ä g u n g beeinflussen. So scheint L i c h t i n t e n s i t ä t im allgemeinen einen günstigen E i n f l u ß auf die Ausbildung zu h a b e n , doch werden a u c h gegenteilige B e o b a c h t u n g e n g e m a c h t . B e k a n n t e r sind B e o b a c h t u n g e n über d e n E i n f l u ß der T e m p e r a t u r . Sie k a n n das V e r h a l t e n der Wirtspflanze völlig v e r ä n d e r n . Als Beispiel sei die R e a k t i o n v o n Nicotiana glutinosa gegenüber einer I n o k u l a t i o n v o n TMV g e n a n n t . Bei T e m p e r a t u r e n bis zu 32° C e n t s t e h e n auf d e n A b r e i b e b l ä t t e r n v o n Nicotiana glutinosa d u n k e l b r a u n e nekrotische P r i m ä r l ä s i o n e n , in d e n e n das Virus in den meisten F ä l l e n lokalisiert bleibt, n u r ausnahmsweise k o m m e n a u c h solche Läsionen auf a n d e r e n B l ä t t e r n vor, vielleicht w e n n Virusteilchen d u r c h d e n S a f t s t r o m m i t g e f ü h r t werden. E i n e echte systemische E r k r a n k u n g mit Mosaiks y m p t o m e n t r i t t jedoch n i c h t ein. Die Größe der Läsionen n i m m t m i t steigender T e m p e r a t u r zu u n d bei T e m p e r a t u r e n ü b e r 35° C t r i t t systemische I n f e k t i o n m i t Mosaikscheckung der B l ä t t e r ein. I m allgemeinen k o m m t es bei h o h e n u n d

Symptomatologie

49

niedrigen T e m p e r a t u r e n zu einer Maskierung, während mittlere T e m p e r a t u r e n deutliche Symptombilder geben. Das Optimum der S y m p t o m a u s p r ä g u n g liegt jedoch meist etwas tiefer als das W a c h s t u m s o p t i m u m . Ein sehr schönes Beispiel über den Einfluß der Umwelt auf die Symptomausprägung liegt beim Gurkenmosaikvirus der Gurke vor. Nach der I n f e k t i o n t r i t t eine kritische Periode ein, die einige Tage vor dem Ablauf der Inkubationsperiode beginnt und sich bis über deren E n d e hinaus noch einige Tage erstreckt. I n dieser Zeit entscheidet das W e t t e r den Krankheitsverlauf. Bei sonnigem warmen W e t t e r mit M a x i m u m t e m p e r a t u r e n von 25°C u n d mehr entstehen nur Mosaiksymptome. Bei wolkigem kühlen W e t t e r mit M a x i m u m t e m p e r a t u r e n

Abb. 33. Gleichaltrige Tabakblätter (Sorte ,,Samsun"), die zu verschiedenen Zeitpunkten mit TMV infiziert wurden (Original U S C H D R A W E I T )

von 20° C u n d d a r u n t e r t r i t t eine Welke auf, die zu einem allgemeinen Absterben der Pflanze f ü h r e n kann. Bei unbeständigem W e t t e r mit Maximumt e m p e r a t u r e n von 20 bis 25°C t r e t e n teils Welken, teils Nekrosen auf. Daß auch die E r n ä h r u n g einen wesentlichen Einfluß auf den Krankheitsverlauf u n d im besonderen auf die Symptomausbildung h a t , ist nicht verwunderlich, aber auch hierbei sind Veränderungen nicht vorherzusehen. Üppige E r n ä h r u n g k a n n gelegentlich zu weitgehender Maskierung führen, doch f ü h r t starke Stickstoffdiingung auch zu frühzeitigerer u n d stärkerer Ausprägung des Krankheitsbildes. E s treten Krankheitserscheinungen bei Pflanzen auf, die bis dahin symptomlos waren u n d bereits vorhandene S y m p t o m e erfahren zusätzliche Verstärkung. Abschließend mögen einige Bilder den komplizierten Symptomwandel zeigen, der offenbar durch die Umweltfaktoren eintreten k a n n . Alle Abbildungen zeigen Pflanzen von T a b a k (Sorte „ S a m s u n " ) , die mit S t ä m m e n d e s TMV infiziert wurden. Abb. 33 zeigt vier verschiedene Blätter von vier verschiedenen 4

Virologie

Symptomatologie

51

gleichaltrigen Pflanzen, die von links nach rechts a m 2., 9., 16. u n d 22. F e b r u a r 1956 mit einem Gelbstamm des TMV inokuliert wurden. Von jeder Pflanze wurde das 8. B l a t t a m 12. März abgenommen u n d photographiert. Das 1. B l a t t zeigt deutliche Formveränderung, jedoch nur geringe F a r b ä n d e r u n g , das 2. neben Formveränderung eine ausgesprochene Scheckung, das 3. veränderte F o r m u n d eine „genarbte Oberfläche" bei geringer Fleckenbildung, während das 4. eine Mosaikfleckung erkennen läßt. Die folgenden beiden Serien s t a m m e n von je einer Pflanze. Abb. 34 zeigt das 4 . - 9 . B l a t t einer am 16. F e b r u a r 56 mit TMV (Gelbstamm) infizierten Samsunpflanze, u n d zwar zeigt das 4. Blatt, das Inokulationsblatt, Lokalsymptome, die hier recht abweichend fast als Scheckung erscheinen; die folgenden Blätter zeigen Adernbänderungen der verschiedensten Art bis zur Scheckung des letzten Blattes. Besonders eindrucksvoll ist die letzte Serie (Abb. 35). Sie stellt B l a t t 5—13 einer mit einem stark deformierenden S t a m m des TMV infizierten Samsunpflanze dar. B l a t t 5 zeigt eine chlorotische genarbte Oberseite, die nur einen inselartigen dunkelgrünen Fleck trägt. Die folgenden Blätter sind schwer deformiert, dagegen fast gänzlich ohne Fleckung. Eigenartig ist die Ausbildung der „Träufelspitze", die d a n n plötzlich bei B l a t t 12 völlig zurückgebildet u n d sogar eingezogen wird. Schon bei B l a t t 11 beginnt eine Verfärbung, die aber erst bei B l a t t 13 eine Mosaikzeichnung erreicht, wie sie häufiger beobachtet werden k a n n .

Die mit „Original U S C H D R A W E I T " bezeichneten Abbildungen wurden von E. S C H Ä L O W (Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Berlin-Dahlem) angefertigt. 4

Übertragungsmöglichkeiten durch Pfropfung, Zellpreßsaft und Kontakt, Samen, Boden und Cuscuta Von K . SCHMELZER

Ebenso wie f ü r alle sonstigen Krankheitserreger ist auch f ü r die Pflanzenviren das Problem der Übertragung von besonderer Bedeutung. Nur dann, wenn sie u n t e r natürlichen Bedingungen wirkungsvolle Wege der Verbreitung besitzen, können sie sich auf die Dauer in einem Pflanzenbestand behaupten. W e n n m a n diese Wege erkennt u n d f ü r seine Zwecke benutzt oder Methoden zur künstlichen Infektion findet, k a n n m a n das betreifende Virus hinsichtlich seiner Symptome, seines Wirtspflanzenkreises u n d seiner sonstigen Eigenschaften umfassend untersuchen. Von Fall zu Fall wird es verschieden sein, welche Übertragungsmethoden in der N a t u r a m wichtigsten sind u n d welche im Versuch am erfolgreichsten oder im Vergleich zum Aufwand an Zeit, Mühe u n d Kosten a m zweckmäßigsten erscheinen. Wir sind noch weit d a v o n entfernt, f ü r alle bek a n n t e n Viren sämtliche u n t e r natürlichen u n d künstlichen Bedingungen möglichen Übertragungsweisen zu kennen. Die Übertragungsmöglichkeiten lassen sich in wenige Gruppen einteilen, nämlich in Ü b e r t r a g u n g durch Pfropfung, Preßsaft, Boden, Samen u n d „Vekt o r e n " . U n t e r diesen letzteren versteht m a n in der pflanzlichen Virusforschung Lebewesen, die auf Grund ihrer eigenen Aktivität zur Vermittlung von Virusinfektionen befähigt sind. Bis z u m J a h r e 1940 waren ausschließlich Tiere als Virusüberträger b e k a n n t . Sie gehören praktisch alle zum S t a m m der Arthropoden u n d sind zum weitaus überwiegenden Teil Insekten. Nach der obigen Definition sind auch pflanzliche Vektoren denkbar. Sie sind in der parasitischen Samenpflanzengattung Cuscuta verkörpert, deren Vertreter von einer Wirtspflanze zu anderen überwachsen und dabei deren Viren übertragen können. Grundsätzlich läßt sich jedes Pflanzenvirus durch P f r o p f u n g übertragen, sofern es die Tendenz besitzt, eine systemische E r k r a n k u n g hervorzurufen u n d die Möglichkeit einer Gewebe Verwachsung zwischen dem viruskranken u n d d e m gesunden P a r t n e r besteht. Als P f r o p f u n g s m e t h o d e n sind alle Verfahren brauchbar, die in der gärtnerischen Praxis angewendet werden, wie P f r o p f e n in den Spalt, Kopulation, Abiaktion u n d Okulation. Es ist im Prinzip gleichgültig, ob d e r gesunde P a r t n e r die Unterlage oder das Reis darstellt. Daneben sind Verf a h r e n zur experimentellen Virusübertragung durch P f r o p f u n g im Gebrauch,

Übertragungsmöglichkeiten

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die speziell f ü r die Zwecke der Virusforschung entwickelt w o r d e n sind u n d keine oder wenig B e d e u t u n g f ü r d e n G a r t e n b a u h a b e n . Die F l a s c h e n p f r o p f u n g l e h n t sich a n die A b i a k t i o n an, jedoch b e h ä l t das Reis nicht seine Wurzel, sondern wird d u r c h Einstellen in Wasser oder N ä h r l ö s u n g bis zur endgültigen Verw a c h s u n g mit der U n t e r l a g e vor d e m V e r t r o c k n e n b e w a h r t . E i n e P f r o p f u n g in d e n S p a l t u n t e r B e n u t z u n g v o n B l ä t t e r n als Reis h a t vor allem bei der E r d b e e r e besondere B e d e u t u n g . Bei der B e r ü h r u n g s p f r o p f u n g wird die R i n d e v o n Pflanzen, die in u n m i t t e l b a r e r N a c h b a r s c h a f t wachsen, a b g e s c h a b t . Die W u n d s t e l l e n w e r d e n aneinandergelegt u n d die Stengel d u r c h B a s t z u s a m m e n g e b u n d e n . Z u r Ü b e r t r a g u n g v o n Virosen der Obstgehölze h a t sich die I m p l a n t a t i o n augenloser flacher R i n d e u n d Holz u m f a s s e n d e r S p ä n e (englisch „ c h i p s " ) in zu infizierende Pflanzen g u t b e w ä h r t . Bei Citrus g e n ü g t e hierbei sogar die E i n f ü g u n g von B l a t t s t ü c k e n , u m d a s Virus der „ P s o r o s e " zu ü b e r t r a g e n . Morphologische B e s o n d e r h e i t e n v o n P f l a n z e n f ü h r t e n zu weiteren Modifikationen der P f r o p f u n g . Mit Hilfe v o n K o r k b o h r e r n lassen sich walzenförmige Gewebestücke aus Kartoffelknollen gewinnen u n d in e n t s p r e c h e n d e Löcher a n d e r e r K n o l l e n einsetzen. Bei der T u l p e w e r d e n S t ü c k e der Zwiebeln miteinander vereint. Die Ausläufer der E r d b e e r p f l a n z e n ergeben eine weitere Möglichkeit, bei dieser, d u r c h i h r e n R o s e t t e n w u c h s sonst schwierig zu p f r o p f e n d e n Pflanze V e r w a c h s u n g e n zu erreichen. V i r u s s y m p t o m e erscheinen d a b e i vor allem a n d e n T o c h t e r p f l a n z e n . Ü b e r eine R e i h e v o n P f r o p f m e t h o d e n gibt die schematische D a r s t e l l u n g in Abb. 36 n ä h e r e n Aufschluß. I n der Regel erfolgen keine V e r w a c h s u n g e n zwischen Pflanzen, die keine n ä h e r e s y s t e m a t i s c h e Z u s a m m e n g e h ö r i g k e i t aufweisen. Heteroplastische P f r o p f u n g e n w e r d e n jedoch wesentlich v e r e i n f a c h t u n d erleichtert, w e n n d ü n n e , a n der Basis angespitzte Reiser in das Mark der U n t e r l a g e eingesetzt werden. Mit dieser Methode gelang es, eine in A u s t r a l i e n a n M ö h r e n v o r k o m m e n d e Virose auf die P e t u n i e zu ü b e r t r a g e n . N i c h t n u r oberirdische Organe, sondern a u c h W u r z e l n k ö n n e n zu P f r o p f u n g e n v e r w a n d t werden. I m Hinblick a u f Viren, die h a u p t s ä c h l i c h die W u r z e l n besiedeln, wie das Virus der progressiven Zwergwüchsigkeit des Pfirsichs, ist dieses V e r f a h r e n besonders wichtig. I n vielen Fällen ist die ungewollte V i r u s v e r b r e i t u n g d u r c h V e r w e n d u n g k r a n k e r Edelreiser der b e d e u t u n g s v o l l s t e „ n a t ü r l i c h e " Ü b e r t r a g u n g s w e g . Bei der Psorose der Citrus-Gewächse u n d einigen Virosen der O b s t b ä u m e spielen d a n e b e n anscheinend a u c h s p o n t a n e W u r z e l v e r w a c h s u n g e n eine Rolle. Dagegen scheint , , W u r z e l b e r ü h r u n g " als A u s b r e i t u n g s f a k t o r f ü r das K a r t o f f e l - X - V i r u s u n t e r n a t ü r l i c h e n B e d i n g u n g e n n u r eine sehr u n t e r g e o r d n e t e B e d e u t u n g zu besitzen. E i n e sehr große A n z a h l pflanzlicher Viren besitzt f ü r k ü r z e r e oder längere Zeit „ B e s t ä n d i g k e i t in v i t r o " , d. h. sie sind in der Lage, ihre I n f e k t i o s i t ä t i m P r e ß s a f t i h r e r W i r t s p f l a n z e n zu bewahren, so d a ß sie d u r c h V e r i m p f u n g (Inokulation) desselben ü b e r t r a g e n w e r d e n k ö n n e n . V i r u s ü b e r t r a g u n g e n m i t t e l s S a f t w e r d e n als „ m e c h a n i s c h e Ü b e r t r a g u n g e n " bezeichnet.

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K.

SCHMELZER

Abb. 36. Übersicht über in der Virologie gebräuchliche Pfropfmethoden 1. Pfropfung in den Spalt 2. Kopulation 3. Pfropfung hinter die Rinde 4. Berührungspfropfung 5 Flaschenpfropfung (bottle graft) 6. Zwiebelpfropfung 7. Okulation 8. Chip-Pfropfung (Chip buddtog) 9! Knollenpfropfung

Nach der in der Phytopathologie eingebürgerten Terminologie sind die Viren als „Wundparasiten" zu bezeichnen. Sie sind nicht fähig, unverletztes Pflanzengewebe von außen zu befallen. Daher ist allen Verfahren der mechanischen Übertragung gemeinsam, daß sie durch Schaffung von Wunden dem infektiösem Agens den Weg ins Plasma des Wirtes ebnen. Es ist dabei jedoch zu beachten, daß Zellen mit starken Verletzungen schnell absterben und daher keine Vermehrung und Ausbreitung von Viren ermöglichen.

IJbertragungsmöglichkeiten

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Die b e q u e m s t e u n d a m h ä u f i g s t e n b e n u t z t e Methode ist die „ A b r e i b u n g " , bei der der P r e ß s a f t k r a n k e r P f l a n z e n m i t Hilfe des Zeigefingers, eines W a t t e bausches, einer z a r t e n B ü r s t e , eines Glasspatels oder etwas Ä h n l i c h e m a u f der Oberseite v o n B l ä t t e r n möglichst in kreisenden Bewegungen verrieben wird. Bei vorsichtiger H a n d h a b u n g e n t s t e h e n n u r winzige Verletzungen a n d e n B l a t t h a a r e n oder Epidermiszellen, die das H a f t e n der I n f e k t i o n gewährleisten. Der Zusatz v o n chemisch indifferentem h a r t e n Material wie Q u a r z s a n d (Si0 2 ) oder K a r b o r u n d (SiC) in s t a u b a r t i g feiner Zerteilung e r h ö h t die I n f e k t i o n s r a t e meist sehr merklich. Als a m b e s t e n geeignetes „ A b r a s i v " h a t K a r b o r u n d in einem Zerteilungsgrad v o n 400—500 zu gelten. Schon i n n e r h a l b k u r z e r Zeit verliert das B l a t t g e w e b e die d u r c h das A b r e i b e n e n t s t a n d e n e E m p f ä n g l i c h k e i t f ü r V i r u s i n f e k t i o n e n weitgehend. Verstreicht zwischen der Verletzung des B l a t t e s u n d der A u f b r i n g u n g des virushaltigen P r e ß s a f t e s ein längerer Z e i t r a u m , so k o m m t es zu keinem oder n u r zu einem geringen Infektionserfolg. Die A n n a h m e , d a ß schnelles A b t r o c k n e n der b e i m p f t e n Pflanzengewebe zu r a s c h e m T o d der v e r l e t z t e n u n d m i t e i n d r i n g e n d e n Virusp a r t i k e l n b e h a f t e t e n Zellen f ü h r t , ließ es nützlich erscheinen, sie mittels aufgelegter nasser F i l t r i e r p a p i e r s t ü c k e n zu b e f e u c h t e n . N e u e r e U n t e r s u c h u n g e n d e u t e n jedoch d a r a u f h i n , d a ß schnelles A b t r o c k n e n m i t Hilfe eines k ü h l e n L u f t stromes die Zahl der Infektionsstellen erhöhen k a n n . W e n n eine A b r e i b u n g zu systemischer I n f e k t i o n f ü h r e n soll, empfiehlt es sich, zur B e i m p f u n g jüngere, noch i m W a c h s t u m befindliche B l ä t t e r zu ben u t z e n . Die Schnelligkeit der V i r u s a u s b r e i t u n g ist in a l t e n B l ä t t e r n vielfach herabgesetzt, sie s t e r b e n o f t eher a b als d a s Virus aus i h n e n in die übrigen Teile der Pflanze v o r g e d r u n g e n ist. E i n e D e k a p i t i e r u n g w i r k t sich g ü n s t i g aus, w e n n es sich u m Viren h a n d e l t , auf die die betreffenden Pflanzen m i t Lokalläsionen reagieren. Die Infektionserfolge a n a l t e n Pflanzen sind häufig n i c h t zufriedenstellend. A u c h auf Pflanzen, die u n z u r e i c h e n d m i t Wasser versorgt w u r d e n , gelingen weniger I n f e k t i o n e n als auf f e u c h t e r g e h a l t e n e n . A m TMV w u r d e gef u n d e n , d a ß V e r i m p f u n g e n zwischen 11 —17 U h r m e h r Läsionen als w ä h r e n d der Zeit von 6—8 U h r h e r v o r r u f e n . Viele P f l a n z e n a r t e n weisen n a c h I n f e k t i o n e n mit einem mechanisch leicht ü b e r t r a g b a r e n Virus deutliche S y m p t o m e auf. E s gelingt d e n n o c h nicht oder n u r schlecht, das Virus v o n i h n e n aus d u r c h A b r e i b u n g auf andere, ebenfalls d a f ü r anfällige Pflanzen z u r ü c k z u b r i n g e n . Hierbei wird der Mißerfolg häufig d u r c h Virushemmstoffe im P r e ß s a f t der b e t r e f f e n d e n P f l a n z e n a r t e n b e d i n g t . Beispiele f ü r s t a r k h e m m s t o f f h a l t i g e P f l a n z e n sind u . a. der S p i n a t , die BetaRübe, die K e r m e s b e e r e (Phytolacca) u n d die Nelke. S t ä r k e r e V e r d ü n n u n g des P r e ß s a f t e s f ü h r t in solchen Fällen n i c h t selten z u m Erfolg, i n d e m die H e m m stoffwirkung v e r r i n g e r t wird, jedoch der V e r d ü n n u n g s e n d p u n k t des betreffenden Virus noch n i c h t erreicht ist. Angehörigen der gleichen A r t oder Familie gegenü b e r ist die H e m m s t o f f w i r k u n g besonders gering. So k ö n n e n Viren von der Nelke auf Caryophyllaceen ohne Schwierigkeiten ü b e r t r a g e n werden, w ä h r e n d Wirtspflanzen aus a n d e r e n Familien n u r selten n a c h B e i m p f u n g m i t v i r u s h a l t i g e m

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Nelkenpreßsaft positiv reagieren. I n manchen Pflanzenfamilien gibt es Arten mit verhältnismäßig geringer Hemmwirkung. U n t e r den Nelkengewächsen ist die Vogelmiere ein Beispiel d a f ü r . Sie k a n n zur Ü b e r b r ü c k u n g von Virusinfektionen der Nelken auf andere Pflanzen eingesetzt werden. Nicht alle Organe einer Pflanze besitzen den gleichen Hemmstoffgehalt. Bei Kirsche u n d Gladiole h a t sich die Verwendung von Blütenpreßsäften bewährt. Bestimmte Pflanzenarten, wie die Gurke, zeigen gegenüber Hemmstoffen wenig Empfindlichkeit, so daß an ihnen auch mit sonst durch H e m m u n g unwirksamen Preßsäften Infektionen gelingen. Vielfach sind Viren so empfindlich, daß erst durch spezielle Behandlungen der zu infizierenden Pflanzen oder des zu verimpfenden Materials zufriedenstellende Übertragungserfolge erzielt werden können. Sehr günstig erweist sich eine Verdunklung bzw. Schattierung der Pflanzen vor der Abreibung. I m allgemeinen genügen 24—48 Stunden. I n Versuchen zur mechanischen Übertragung des Virus der Rübenvergilbung war ein A u f e n t h a l t der zu infizierenden Pflanzen unter den Gewächshaustabletten f ü r die Dauer von f ü n f bis sechs Tagen zweckmäßig. Nach der Beimpfung n ü t z t eine Verdunklung der Planzen nichts mehr. Es empfiehlt sich jedoch, sie während u n d kurz nach der Abreibung nicht allzu warm zu halten. Beispielsweise gehen Infektionen mit dem Gurkenmosaik-Virus bei Nichtbeachtung dieser Regel vielfach nicht an. F ü r das Tabakmauche-Virus wurde festgestellt, daß bei T e m p e r a t u r e n unter 25°C mechanische Übertragungen begünstigt sind u n d oberhalb 30° ausbleiben. Normalerweise werden Abreibungen auf der Oberseite der Blätter durchgeführt. Das Virus der Rübenvergilbung k o n n t e jedoch zu einem höheren Prozentsatz bei Beimpfung der Blattunterseite übertragen werden. Ein Zusatz reduzierend wirkender Chemikalien schützt empfindliche Viren vor Oxydation u n d d a m i t vor Inaktivierung. Verwendet werden Natriumsulfit oder Cysteinhydrochlorid. Dikaliumhydrogenphosphat ( K 2 H P 0 4 ) greift anscheinend nicht in die Oxydationsvorgänge ein u n d verbessert dennoch in einprozentiger Lösung die Infektionserfolge deutlich, vor allem bei der Beimpfung von Gartenbohnen. Besonders wenig Zeit zwischen dem H e r a u s t r e t e n des Zellinhaltes u n d dem Einbringen des Virus in verletzte Gewebe zu infizierender Pflanzen verstreicht bei folgender Methode: E s werden aus B l ä t t e r n viruskranker Pflanzen mit Hilfe eines Korkbohrers Scheiben ausgestanzt u n d wie Geldstücke aufeinandergelegt. Die Testpflanzen werden mit K a r b o r u n d bestreut u n d mit Phosphatpuffer besprüht. Durch eine Pinzette lassen sich die Blattscheiben zusammenhalten, die Schnittränder werden mit leichtem Druck über die Blätter der Testpflanzen gerieben. Bei einem älteren Verfahren sticht m a n feine Nadeln (Insektennadeln) schnell hintereinander in kranke u n d gesunde Pflanzengewebe ein. Abreiben mit trockener B ü r s t e ist sehr erfolgreich. Schnittwunden mit Messern, die mit virushaltigem Saft b e h a f t e t waren, erwiesen sich bei Infektionen von Freesien als erfolgreich. Das Aufstecken von

Übertragungsmöglichkeiten

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mit virösem P r e ß s a f t gefüllten Kapillaren h a t heute k a u m noch B e d e u t u n g f ü r die experimentelle Virusübertragung. Gelegentlich werden jedoch I n j e k t i o n e n mit Viruslösungen durchgeführt, vor allem bei der mechanischen Beimpfung von Vektorinsekten. Unter natürlichen Bedingungen k a n n es gleichfalls zu mechanischer Virusübertragung kommen. Infolge von Windbewegungen reiben sich Stengel u n d Blätter benachbart stehender Pflanzen aneinander, wobei Verletzungen entstehen u n d der Zellinhalt von einer Pflanze zur anderen übertragen werden k a n n (Kontaktinfektion). I s t eine der Pflanzen mit einem mechanisch übertragbaren Virus verseucht, so ist eine I n f e k t i o n möglich. K u l t u r m a ß n a h m e n , die zu gewollten oder ungewollten mechanischen Beschädigungen f ü h r e n , sind ebenfalls häufig die Ursache von Spontanerkrankungen. Das Ausgeizen der Tomaten, das Zerschneiden von Kartoffeln zur Pflanzguterzeugung, wie es namentlich in den U S A vielfach d u r c h g e f ü h r t wird, sind Beispiele d a f ü r . Auf die Möglichkeit der K o n t a k t i n f e k t i o n bei Wurzeln wurde bereits hingewiesen. W ä h r e n d nach vegetativer Vermehrung systemisch infizierter Pflanzen nur in seltenen Ausnahmefällen virusfreie Tochterpflanzen entstehen, sind bei generativer Vermehrung relativ wenige Viren auf die N a c h k o m m e n s c h a f t übertragbar. Dabei ist interessant, d a ß z. B. unreife T a b a k s a m e n das TMV in deutlich nachweisbarer Menge enthalten. Erst mit der Reife verschwindet ihr Virusgehalt, so daß keine Samenübertragung stattfindet. Stets erweisen sich nicht alle N a c h k o m m e n aus Samen viruskranker Pflanzen als virusverseucht, sondern nur ein Teil von ihnen, im allgemeinen weniger als 5 0 % . J e zeitiger die Infektion erfolgte, u m so größer ist der Prozentsatz a n Samenübertragungen. Es ist übrigens zu beachten, d a ß die Virus enthaltenden Samen vielfach eine herabgesetzte Keimfähigkeit aufweisen oder die auflaufenden Pflanzen im J u g e n d s t a d i u m absterben. Einige Pflanzenfamilien zeigen die Samenübertragung von Viren auffällig häufig. Zu ihnen sind vor allem die Leguminosen zu rechnen, deren Viren sich meist in sonstiger Hinsicht keineswegs durch besonders hohe Infektiosität auszeichnen. Auffällig wenig k o m m t die Samenübertragung bei den durch zahllose Viren heimgesuchten Solanaceen vor. Hier ist vor allem das Tabakringflecken-Virus zu erwähnen, das im Petuniensamen übertragen werden k a n n . Es zeigt sich auch eine Abhängigkeit von der Pflanzenart, d e n n dasselbe Virus wird anscheinend mit dem Tabaksamen nicht weitergegeben. Sogar zwischen verschiedenen Pflanzensorten können derartige Unterschiede a u f t r e t e n . Das Salatmosaik-Virus wird durch den Samen vieler Salatsorten übertragen. K r a n k e Pflanzen der Sorte „Cheshunt early g i a n t " erzeugen jedoch n u r solchen, aus dem gesunde Pflanzen hervorgehen. Schließlich sind auch noch Differenzen im Prozentsatz der Samenübertragung bei den N a c h k o m m e n s c h a f t e n verschiedener Individuen ein u n d derselben Salatsorte möglich. Andererseits gibt es Unterschiede, die von der Art des Virusstammes abhängig sind. Das südliche Bohnenmosaik-Virus existiert in zwei Stämmen, von denen nur einer durch Bohnensaatgut übertragen wird.

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Außer der Virusübertragung durch die Mutterpflanze sind auch Übertragungen durch den Pollen beobachtet worden. Hier sind unter anderem das gewöhnliche Bohnenmosaik-Virus und das Ulmenmosaik-Virus zu nennen. Neben Fällen, bei denen eine Weitergabe des Virus offensichtlich über den Embryo erfolgt, gibt es anscheinend auch „unechte Samenübertragung". Ein Beispiel dafür gibt das TMV, das an Tomatensämlingen auftreten kann. Es scheint hier in den anhaftenden Resten des Fruchtfleisches und vielleicht auch in der Samenschale vorzuliegen und geht von dort aus auf die auflaufenden Pflanzen über. Über die Ursachen der Virusfreiheit von Samen kranker Pflanzen sind noch keine befriedigenden Vorstellungen vorhanden. Im allgemeinen sollen keine Plasmodesmen zwischen dem Embryo und dem Gewebe der Mutterpflanze bestehen. Somit wäre die Neuzufuhr von Virus aus der letzteren in den jungen Keim unterbunden oder zumindestens stark erschwert. Verschiedentlich wurden im Samen Virushemmstoffe festgestellt. Ob sie allerdings mit dem Vorgang einer Virusinaktivierung in vivo im Zusammenhang stehen, wie behauptet wird, erscheint sehr zweifelhaft.. Die Weitergabe von Virus mit dem Samen ist von hoher wirtschaftlicher Bedeutung. Ein Feldbestand, in dem sich anfänglich nur wenige auf diese Weise infizierte Pflanzen befinden, kann innerhalb kurzer Zeit zu einem sehr hohen Prozentsatz erkranken, wenn durch das Vorhandensein geeigneter Vektoren oder durch Kulturmaßnahmen eine schnelle Weiterverbreitung erfolgt. Ist das Saatgut des Salats nur zu einem Prozent mit dem Mosaik-Virus verseucht, so ist eine Ansteckung des Feldbestandes bis zu 40 Prozent möglich. Nur eine geringe Anzahl Virusarten befällt vom Erdboden aus neue Wirtspflanzen. Es sind dies vor allem solche, von denen nach bisheriger Kenntnis keine oder praktisch bedeutungslose Vektoren bekannt geworden sind, beispielsweise TMV, Tabaknekrose- und Tabakmauche-Virus. Eine Reihe von Befunden deutet darauf hin, daß auf bestimmten Bodenarten häufiger Bodenübertragungen vorkommen. So tritt in Sumatra auf grauem bis weißem Alluvialboden das TMV in den dortigen ausgedehnten Tabakkulturen viel häufiger als auf rötlichem residuärem Boden auf, wenngleich nach künstlicher Infektion auch hier die Pflanzen erkrankten. Das „stippelstreep" der Gartenbohnen findet sich in den wasserreichen Gebieten von Nord- und Südholland, nicht jedoch auf trockenem Sandboden. Die Infektiosität der Viren scheint in schwerem, wenig durchlüfteten Boden länger erhalten zu bleiben als in leichtem und gut durchlüfteten. Vielfach sind möglicherweise nicht die an die eigentlichen Bodenbestandteile adsorbierten Viruspartikeln, sondern nur die im Boden enthaltenen wenig oder nicht zersetzten Überreste kranker Pflanzen die Ursache von Infektionen, auch befallen die Viren weniger auf dem Weg über die Wurzeln neue Wirtspflanzen als vielmehr über die der Erdoberfläche aufliegenden Blätter. In gewissen Fällen liegt der Verdacht nahe, daß im Boden lebende Organismen bei der Virusverbreitung eine Rolle spielen.

Übertragungsmöglichkeiten

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Aus Holland sind verhältnismäßig viele bodenübertragbare Viruskrankheiten b e k a n n t geworden, wie die Augustakrankheit der Tulpe, das „stippelstreep" der Gartenbohne, die beide durch Tabaknekrose-Viren hervorgerufen werden. Hierher gehören auch die Ratelkrankheit (Mauche) des Tabaks u n d das „stengelb o n t " der Kartoffel, deren Ursache das Tabakmauche-Virus ist. Vom Tabaknekrose-Virus ist die Übertragbarkeit mit dem Gießwasser u n d durch L u f t s t r ö m u n g nachgewiesen worden. I m J a h r e 1940 wurde erstmalig über die Verwendung von Cuscuta-Arten zur experimentellen Virusübertragung berichtet. Seitdem sind Angehörige dieser parasitischen G a t t u n g der Convolvulaceen häufig zu derartigen Versuchen ben u t z t worden. Gegenwärtig sind von den u n g e f ä h r 150 b e k a n n t e n Seidearten etwa 15 auf ihre Eignung als Virusvektoren geprüft worden, wobei mit u n gefähr 60 verschiedenen Viren gearbeitet wurde. Man geht bei der experimentellen Virusübertragung mit Cuscuta wie folgt v o r : Seidesamen werden in Petrischalen auf Filtrierpapier zum Keimen gebracht. Falls die betreffende Cuscuta-Art hartschalig ist, k a n n m a n durch Einlegen der Körner in konzentrierte Schwefelsäure (30—120 min) u n d anschließendes schnelles u n d gründliches Abspülen oder durch Anritzen die Keimfähigkeit meist zufriedenstellend erhöhen. Die Triebspitzen der Keimlinge werden a n geeignete Wirtspflanzen angelehnt; diese d ü r f e n nicht zu alt u n d zu groß sein, d a Verholzung u n d dicker Stengel das Anwachsen der jungen Schmarotzerpflanzen verhindern oder erschweren können. Innerhalb weniger Tage erreicht die Seide u n t e r optimalen Bedingungen den Anschluß a n den Wirt, indem sie ihn umschlingt u n d Haustorien in seine Gewebe hineintreibt. Die schlauchförmig gestalteten Zellreihen der Haustorien dringen vor allem in die Leitbündel des Wirtes ein. E i n Teil der Schläuche vermittelt den Anschluß a n die Gefäße u n d h a t deshalb das Aussehen von Tracheiden, während ein anderer Teil plasmareich ist u n d sich zum Phloem wendet. E s erweist sich als günstig, wenn m a n Vorratskulturen virusfreier Cuscuta auf gut im Gewächshaus wachsenden Pflanzen anlegt, die den Schmarotzern üppiges W a c h s t u m gestatten (beispielsweise S a m s u n t a b a k u n d Ackerbohnen). K r a n k e Pflanzen umwickelt m a n vorsichtig mit vegetativen Trieben der Seide, d e n n bei der Verwendung von Sprossen mit Blüten k o m m t es meist nicht zur Bildung weiterer Triebe auf dem neuen Wirt. E s ist darauf zu achten, d a ß die Triebspitzen des Parasiten unbeschädigt sind, weil sonst kein Anwachsen erfolgt. Nach einer gewissen Zeit, in günstigen Fällen nach weniger als zwei Wochen, h a t die Seide auf den erkrankten Pflanzen Triebe ausgebildet, die lang genug sind, u m zu Virusübertragungsversuchen verwendet werden zu können. Man läßt sie entweder auf gesunde Wirte direkt überwachsen, so d a ß die Seide eine Brücke zwischen den Pflanzen bildet (Abb. 37), oder m a n t r e n n t Sprosse von 10—20 cm Länge ab u n d umwindet damit die zu infizierenden Pflanzen. Schon innerhalb von zwei Tagen k a n n der Schmarotzer sich fest auf ihr angesiedelt haben. Bei der Übertragung des Gurkenmosaik-Virus durch Cuscuta

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campestris ist es möglich, daß Ackerbohnen schon nach vier Tagen Krankheitsmerkmale aufweisen (Abb. 38). Als Abänderung der Übertragungsmethode mit Cuscuta ist die „Seidep f r o p f u n g " (dodder graft) zu erwähnen. Es werden wie üblich miteinander

Abb. 37. Cuscuta epithymum von viruskranker Datura metel auf gesunde Tabakpflanzen überwachsend (Original S C H M E L Z E R )

Abb. 38. Stengelnekrosen an Ackerbohne, hervorgerufen durch virusübertragende Cuscuta campestris (links Gurkenmosaikvirus, rechts Tabakmauchevirus) (Original S C H M E L Z E R )

Übertra.gungsmöglichkeiten

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gepfropfte Pflanzen a n der Pfropfstelle mit Cuscuta umwunden, die in geeigneter Weise in dieser Lage festgehalten wird. Der Parasit bildet d a n n Haustorien aus u n d greift mit ihnen sowohl das Reis als auch die Unterlage an. Dadurch schafft er zwischen den P f r o p f p a r t n e r n schnell eine Verbindung, was vor allem bei langsam regenerierenden oder wegen NichtVerwandtschaft ü b e r h a u p t nicht verwachsenden P a r t n e r n wichtig ist. Übertragungen mit Seide sind vor allen Dingen bei solchen Viren von Nutzen, die mechanische Verimpfung nicht überstehen u n d besonders dann, wenn ihre Übertragung auf systematisch weit voneinander verschiedene Pflanzenarten versucht werden soll. Die Cuscuta-Arten haben nämlich die Fähigkeit, sehr viele Blütenpflanzen besiedeln zu können. F a s t immer ist jedoch die mechanische Übertragung überlegen, falls sie ü b e r h a u p t anwendbar ist. Sogar verschiedene Viren der Holzgewächse k o n n t e n durch Seide auf krautige Pflanzen übertragen werden. Jedoch lassen sich nicht alle Viren durch CuscutaArten auf andere Wirte überleiten. So schlugen Übertragungsversuche mit dem Gelben Bohnenmosaik-, dem Kartoffel-Y- u n d dem iJcio-Rübenmosaik-Virus fehl. I n anderen Fällen unterscheiden sich die einzelnen Seidearten in ihrer Fähigkeit als Vektoren. Zum Beispiel k a n n das Luzernemosaik-Virus durch Cuscuta campestris, C. subinclusa, C. europaea, C. epilinum u n d andere übertragen werden, aber nicht durch C. californica u n d C. epithymum. Jahreszeitliche Einflüsse spielen ebenfalls eine Rolle. Das TMV läßt sich durch Cuscuta campestris während des Winters bis zu einem gewissen Prozentsatz übertragen, während diese Art im Sommer praktisch keine Infektionen vermittelt. Der Übertragungserfolg ist d a n n a m höchsten, wenn die betreffende Seideart selbst ein W i r t des zu übertragenden Virus ist. I n solchen Fällen erkranken o f t alle parasitierten Pflanzen. Ist die Seide bloßer Vektor, so werden häufig nur wenige infiziert. Bei der direkten Verbindung von kranker u n d gesunder Wirtspflanze k a n n m a n mit einem Kunstgriff eine E r h ö h u n g der Infektionsrate erzielen. Man läßt die k r a n k e Pflanze voll assimilieren u n d läßt die ge unde hungern. Wenn m a n die Vegetationspunkte des Parasiten zur Verhinderung des Nährstoffverbrauches e n t f e r n t h a t , fließt ein Strom von K o h l e h y d r a t e n u n d Virus von der k r a n k e n zur gesunden Pflanze durch die Leitbündel der Seide. Aushungern k a n n m a n durch Verdunkeln der Assimilationsorgane erreichen. Mit R e c h t wird Cuscuta campestris unter den Seidearten zu Virusübertragungen so bevorzugt wie Myzus persicae unter den Blattläusen. Diese Seideart wächst besonders rasch u n d verzweigt sich reichlich, während andere nur wenige zur Ü b e r t r a g u n g geeignete Triebe entstehen lassen, weil sie sich schlecht verzweigen oder vor allem auf die Bildung zahlreicher Samen bedacht sind. Das Anwachsen der Seide auf einem Wirt h a t vieles mit einer P f r o p f u n g gemeinsam. Bei ordnungsgemäßer Verwachsung der P f r o p f p a r t n e r k o m m t es zu Plasmodesmenverbindungen. Diese sind auch in den W ä n d e n der Haustorialschläuche von Cuscuta zu finden. D a die Wirtszellen das nackte Protoplasma a n

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die Haustorialschläuche h e r a n t r e t e n lassen, können somit Viruspartikeln a u s d e m W i r t in den Parasiten u n d umgekehrt gelangen. Soviel bisher b e k a n n t ist, spielt unter praktischen Verhältnissen die Virusübertragung mit Seide keine oder nur eine sehr nebensächliche Rolle. E s gibt allerdings in Kalifornien in den dortigen Beständen von Cuscuta californica eine Virose, die sich auf dem Schmarotzer selbst nicht durch Krankheitserscheinungen äußert u n d daher „ L a t e n t e Seidekrankheit" genannt wird. An einigen Kulturpflanzen, vor allem Rübe, r u f t dieses Virus sehr heftige Schäden hervor, jedoch t r i t t die genannte Seideart bisher nur auf Wüstenpflanzen auf. Versuche, Viren mit Hilfe im E r d b o d e n lebender Pilze zu übertragen, verliefen erfolglos.

Übertragung durch Insekten und das Virus-InsektVerhältnis Von J . VOLK Mundwerkzeuge der Insekten, Virusaufnahme durch Insekten, Vektoren und von ihnen übertragene Viren, Insekt und Virusausbreitung, Virus-Insekt, persistente Viren, Transport und Vermehrung des Virus im Insekt, Weitergabe des Virus an die Nachkommenschaft, nichtpersistente Viren, Anlage von Blattlauskulturen.

I n der freien N a t u r ist die häufigste F o r m der Virusübertragung die durch tierische Überträger, hauptsächlich durch Insekten. Andere Übertragungsmodi, die ebenfalls zu einer beachtlichen Virusausbreitung f ü h r e n können, wie das z. B. beim TMV gilt, besitzen demgegenüber eine geringere Bedeutung. Der Wirksamkeit der Vektoren sind jedoch gewisse Grenzen gesetzt: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Überwinterungsverhältnisse, natürliche Feinde, Fehlen von Nährpflanzen, sind n u r einige der F a k t o r e n , die Vermehrung u n d regionale Ausbreitung einschränken k ö n n e n ; physiologischer Z u s t a n d des Überträgers u n d seiner Wirtspflanze, mikro- u n d makroklimatische Bedingungen sind Einflüsse, die auf die A k t i v i t ä t der Vektoren wirken. Diese Aktivitätshöhe wiederum ist maßgebend f ü r das Ausmaß der Infektionsausbreitung, vorausgesetzt, daß eine hinreichende Anzahl von Infektionsquellen v o r h a n d e n ist. Wie der gesamte Übertragungsvorgang selbst a b l ä u f t , ist noch zum allergrößten Teil u n b e k a n n t . I n jedem Falle sind A u f n a h m e u n d Abgabe des Virus von u n d zu einer Pflanze mit der N a h r u n g s a u f n a h m e des Insekts verbunden. Das Virus gelangt demnach in Abhängigkeit von der Art der N a h r u n g s a u f n a h m e u n d der Ausbildung der Mundwerkzeuge des Vektors auf verschiedene Weise a n oder in das Insekt. Das größte K o n t i n g e n t a n Vektoren stellen die Insekten mit saugenden Mundwerkzeugen. Die Anzahl als Überträger wirkender Insekten mit beißenden Mundwerkzeugen u n d die Zahl von ihnen übertragener Viren ist nach unserem jetzigen Wissen niedrig. Vermutlich erschweren die beim Biß entstehenden groben Gewebeverletzungen die Festsetzung des Virus in der Wirtspflanze oder aber es werden Stoffe frei, die in irgendeiner F o r m das Virus direkt in Mitleidenschaft ziehen. Zweifellos sind die Verhältnisse bei stechendsaugenden Mundwerkzeugen, die im Sinne einer Punktier- u n d Injektionsspritze wirken, weitaus günstiger. I h r A u f b a u ist aus Abb. 39 zu ersehen. Das Stechborstenbündel besteht aus 4 Borsten: zwei äußeren (Abb. 40a, b), den Mandibeln

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entsprechenden und zwei inneren, von den Maxillen abzuleitenden Borsten, die an ihrer Innenseite mit je zwei Längsrinnen versehen sind (Abb. 40c, d). Die Borsten werden so aneinandergefügt, daß sich die Längsrinnen zu zwei Kanälen, dem sog. Nahrungsrohr und dem Speichelrohr ergänzen Ph B—äs Max (Abb. 39 b und40h). Beide münden an dem distalen Borstenende in eine öhrähnliche Erweiterung (Abb. 40e). Beim Saugen wird der Pflanzensaft über das Nahrungsrohr aus der Pflanze aufgenommen und Speichel über den Speichelkanal an das pflanzliche Gewebe abgegeben. Auf dem gleichen Wege gelangen Viren in das Insekt bzw. von diesem in das Pflanzengewebe. Zur Verfestigung sind die Borsten durch Nut und Falz miteinander verbunden (Abb. 39b). Das Distalende der Borsten trägt Kerben (Abb. 40a), die die Borsten zu einer festen Spitze zusammenfassen und ihr Auseinanderspreizen verhindern. Eine VerStechborsten schiebung der Einzelborste in der Längsrichtung ist trotzdem Mand Stechborsten Max möglich. Da jede Borste für sich durch Muskelzug vor und Abb. 39. Stechend-saugende Mundwerkzeuge von Schnabelkerfen (nach Weber) zurück bewegt werden kann a) Vorderseite eines schematisch vereinfachten Hemipterenkopfes, (Abb. 41b), muß durch Verdurchsichtig gedacht, ein Stück des Labiums aufgeschnitten schiebung einer Borste das b) Rekonstruktion eines Stücks des Stechborstenbündels einer pflanzensaugenden Wanze Bündel auf diese eingerichtet c) Stellung des Stechrüssels beim Einstich OL = Oberlippe N = Nahrungsrohr und damit dem ganzen Bündel Lb = Labium Sp = Speichelrohr beim weiteren Vordringen in S p P = Speichelpumpe ö s = Ösophagus Mand = Mandibel Ph - P h a r y n x dem Pflanzengewebe eine BieM a x = Maxille gung und Richtungsänderung in einer Ebene vorgeschrieben werden (Abb. 41a). Änderungen der Stichführung in jeder Richtung des Raumes beruhen auf dem gleichen Prinzip und sind dadurch möglich, daß die Einzelborsten im Kopfbereich nach Art der Pyramidenkanten räumlich voneinander getrennt sind (Abb. 41a, oberer Abschnitt). Da das Borstenbündel vom Pflanzengewebe und von der Speichelscheide wie von einer Manschette fest umschlossen wird, ist es in jedem

Übertragung durch Insekten und das Virus-Insekt-Verhältnis

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Abb. 40. Die Stechborsten von Schnabelkerfen. Vergr. 1080 (nach WEBER) SpO

•Kerb Mg

e)

a) Spitze der mandibularen Sfcechborsten, von der Fläche gesehen b) von der Kante gesehen c — d) maxillare Stechborsten, wie a und b e) Spitze des Stechborstenbündels, von vorn gesehen f —g) aneinanderschließende Querschnitte aus dem im Kopf gelegenen Teil der m axillaren Stechborste, den Übergang des hohlen Teils in den soliden zeigend h) Ausschnitt aus dem maxillaren Stechborstenbündel (aus dem Teil, der verfalzt im Labium läuft). Eine Borste ist weiter angeschnitten als die andere, um die Verfalzung zu zeigen Kerb = Kerben NG = Nahrunggang SpG = Speichelgang

Abb. 41. Stechborstensteuerung Stichkanäle (nach WEBER)

Q)

b)

c) Abb. 40

d)

h) m. „ ,, „

Schema der Stechborstensteuerung b) Schema des Vor- und Zurückziehens der maxillaren Stechborsten, die rechte ist maximal zurückgezogen, die linke maximal vorgeschoben c) Aussaugung imLeptom von Evonymus, charakteristische Krümmung der Stechborstenspitze (nach ZWEIGELT) d) Verzweigung eines Stichkanals im Leptom (nach ZWEIGELT) retr. mand.: musculus retractor mandibularis „ max.: „ „ maxillaris protr. mand.: „ protractor mandibularis „ max.: „ „ maxillaris Labium Stechborsten Maxillare Stechborsten Mandibulare „ Laminae maxillares Hypopharynx Tentorium RetortenfÖrmiges Organ

retr.m

protr. mand

Virologie

und

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»

J . VOLK

Falle nur die äußerste Spitze des Bündels, die die neue Richtung f ü r die nachfolgenden Abschnitte b a h n t . Die Richtungsänderungen des Borstenbündels f ü h r e n zu vielfältigen Mustern in der Ausbildung der Stichkanäle (Abb. 41 c, d). Die Beziehungen zwischen den Viren u n d ihren Überträgern sind recht unterschiedlich. E s gibt Viren, die durch eine ganze Reihe von Vektoren übertragen werden können. So sind z. B. f ü r das Erbsenmosaik-, das Blumenkohlmosaiku n d das Rettichmosaik-Virus ca. je 10 Überträger bekannt, f ü r das Virus der Gelbstreiflgkeit der Zwiebel werden sogar 60 verschiedene Blattlausarten als Vektoren genannt. An der Übertragung des Mosaikvirus der K u n d e b o h n e (cowpea mosaic) beteiligen sich neben einigen B l a t t l a u s a r t e n auch zwei Blattkäferarten. Am mannigfaltigsten ist die Reihe der Vektoren bei dem Virus der Spindelknollenkrankheit der Kartoffel, das durch Blattläuse, Heuschrecken u n d Blattkäfer übertragen werden kann.

.

Möglicherweise handelt es sich im Falle der beiden letztgenannten Insektengruppen mit beißenden Mundwerkzeugen nur u m eine verdeckte F o r m einer mechanischen Übertragung, wie m a n dies wohl auch f ü r die Ü b e r t r a g u n g des hochinfektiösen TMV durch Heuschrecken a n n e h m e n darf. Den Viren mit einer Vielzahl von Vektoren stehen solche gegenüber, f ü r die bisher nur e i n Überträger b e k a n n t Abb. 42. Hyalesthes obsoletus Sign. (Bild geworden ist oder deren einzelne S t ä m m e BZA Aschersleben) sogar verschiedene Vektoren haben. So wird der New J e r s e y - S t a m m der virösen gelben Verzwergung der Kartoffel (potato yellow dwarf) durch Agallia constricta v. Dz. übertragen, eine Jasside, die den sogenannten New Y o r k - S t a m m nicht überträgt. Beide S t ä m m e werden aber von Agallia quadripunctata Prov. u n d Agalliopsis novella Say. übertragen. Den kalifornischen S t a m m des Kräuselschopfes der R ü b e (curly top) überträgt Circulifer tehellus Bäk., den argentinischen Agalliana ensigera O m a n u n d einen brasilianischen S t a m m Agallia albidula Uhl. Ähnliche Ergebnisse b r a c h t e n neuere Untersuchungen an dem Stolburvirus, bei dem nach einer, aber nicht unwidersprochen gebliebenen Auffassung zwei Stämme, ein Süd- und ein Nord tolbur unterschieden werden. Während der Südstolbur außer durch seinen bisher bekannten Vektor Hyalesthes obsoletus Sign. (Abb. 42) möglicherweise auch durch Aphrodes bicinctus Sehr. (Abb. 43) übertragen wird, k a n n der Nordstolbur durch keine dieser beiden Arten übertragen werden.

Übertragung durch Insekten und das Virus-Insekt-Verhältnis

67

Bei den Vektoren finden wir große Unterschiede in der Befähigung zur Übert r a g u n g von Viren. Eine ganze Anzahl von ihnen vermag mehrere Viren aus verschiedenen systematischen Gruppen zu übertragen. So sind Bemisia tabaci Gen. u n d Yezabura inculta Walk, als Vektoren f ü r 8 Viren, Doralis fabae Scop.

Abb. 43. Aphrodes bicinctus

(links Männchen, rechts Weibchen) (Bild BZA Aschersleben)

f ü r ca. 25 u n d D. frangulae Koch f ü r 30 verschiedene Viren b e k a n n t . Myzus persicae Sulz, wird sogar f ü r die Ü b e r t r a g u n g von weit über 50 Viren verantwortlich gemacht (Abb. 44). Diesen polyvalenten Vektoren stehen solche gegenüber, die nach unserem bisherigen Wissen nur ein Virus übertragen, wie z. B. die Wanze Piesma quadratum Fieb., die das Virus der Kräuselkrankheit der ¿>ec / I i \ H H / l H \| H

C( ! \

c—c

I ! OH OH D-Kibose

HO-CH2

/

1 / c< I\

[ H

\

\

H \|

OH

\ l >c / [ H / i |/ H

c—c

I i OH H ß-D-Desoxyribose

I n d e n N u c l e i n s ä u r e - P r ä p a r a t e n aus T h y m u s u n d S p e r m a f a n d m a n Desoxyribose, m a n n a n n t e diese N u c l e i n s ä u r e n deshalb a u c h Desoxyribonucleinsäuren oder T h y m o n u c l e i n s ä u r e n . Die letztere Bezeichnung sollte m a n n i c h t m e h r ben u t z e n , da sich herausgestellt h a t , d a ß die Desoxyribonucleinsäure — a b g e k ü r z t D N S — eine viel größere V e r b r e i t u n g h a t . I n P r ä p a r a t e n aus H e f e f a n d m a n Ribose, deshalb bezeichnete m a n diese N u c l e i n s ä u r e n a u c h als Hefe- oder R i b o n u c l e i n s ä u r e n — a b g e k ü r z t R N S . A u c h die Bezeichnung H e f e n u c l e i n s ä u r e ist überholt, sie s t a m m t noch aus der Zeit, als m a n a n n a h m , R N S k ä m e n u r in Pflanzen u n d D N S n u r in Tieren vor.

Chemische Eigenschaften der pflanzlichen Viren

131

Als stickstoffhaltige Bausteine treten Purin- und Pyrimidinderivate auf. 1 N=CH 6 1 N=CH6 I I I 2 HC CH 5 2 HC C 5 - N H 7

Ii I

ii II

^CH8

3 N-CH 4 3 N-C4-N9 Pyrimidin Als Pyrimidinabkömmlinge fand man Cytosin, UracilPurin und Thymin. N=C-NH2 N=C-OH N=C-OH I I I I I I H O - C CH H O - C CH HO-C C-CH, II II 'I II II II N-CH N-CH N-CH Cytosin Uracil Thymin 2-Oxy-6-amino-pyrimidin 2,6-Dioxy-pyrimidin 2,6-Dioxy-5-methyl-pyrimidin Von den Purinderivaten fand man Adenin und Guanin. N=C-NH2 N=C-OH I I I I HC C—NHX H2N—C C—NH II II > H II || ^CH N—C W N—C—N^ Adenin Guanin 6-Amino-purin 2-Amino-6-oxy-purin Durch fermentativen Abbau erhält man aus den Nucleinsäuren Nucleoside. Aus R N S kann man sie auch durch ammoniakalische Hydrolyse bei 175° C gewinnen. Sie bestehen aus einer Base und der Pentose. Bibonucleoside kommen selten frei vor. Sie bestehen aus dem Purin- bzw. Pyrimidinanteil und der D-Ribose, die in ß-glycosidischer Bindung verknüpft sind. Der Zucker verbindet sich mit den Purinkörpern in Stellung 9, mit den Pyrimidinkörpern mit dem Stickstoffatom in Stellung 3. Alle natürlichen Nucleoside besitzen FuranoseStruktur, das heißt, daß der Zucker als Pünferring vorliegt. Der Ringschluß geht vom aldehydischen Cx über Sauerstoff zum C4. N=C—NH2 I I HC C—Nx II I! /CH N—C—N /

| 0 I j OH OH | | | C—C—C—C—CH„OH I I I I H H H H Adenosin N=C—OH I I 0 = C CH H H H H H | ¡| I I I I I I II HO H2 C—C—C—C-C—N—CH I I I OH OH | —O I Uridin

9

H. WOLFFGANG

132

Die e n t s p r e c h e n d e n Desoxynucleoside w u r d e n noch nicht frei a u f g e f u n d e n . M a n k a n n sie d u r c h f e r m e n t a t i v e n A b b a u aus D N S gewinnen. Gegen S ä u r e n sind sie sehr empfindlich. Verestert m a n P h o s p h o r s ä u r e mit d e m Zucker eines Nucleosids, so erhält m a n ein Mononucleotid. I n R N S findet m a n n u r Nucleotide, bei d e n e n die P h o s p h o r s ä u r e a m C3 des Zuckers sitzt. E s gibt aber sehr wichtige Nucleotide, bei d e n e n d a s C 5 des Zuckers mit P h o s p h o r s ä u r e verestert ist (Adenosintriphosphat = A T P ) . —O N=C—NH 2 I I HC C—N,v Ü II >CH N—C—N-

OH O | j C—C—C—C—CH2OH I I I ! I H H H H H

Hef ead enylsäure 0 H2PO3 I O OH

N=C—OH I I 0 = 0 CH I HO HC—C—C—C - C —N - CH I I I I I H H H H H Uridylsäure Die Desoxyribonucleotide sind analog g e b a u t , sind aber schwerer zugänglich als die Ribonucleotide. T r e t e n mehrere Nucleotide zu einer K e t t e z u s a m m e n , so erhält m a n ein Oligonucleotid, sind es viele, so erhält m a n Polynucleotide. Die Nucleinsäuren sind hochmolekulare Stoffe. Die Nucleotide, die sie aufbauen, sind d u r c h E s t e r b i n d u n g e n u n t e r e i n a n d e r v e r k n ü p f t . Bei der Verk n ü p f u n g v o n R i b o n u c l e o t i d e n e n t s t e h e n R N S mit Molekulargewichten zwischen 20000—300000, die Lösungen sind nicht viskos. Die D N S h a b e n meist höhere Molekulargewichte, m a n h a t W e r t e v o n 5 0 0 0 0 0 — 1 0 0 0 0 0 0 g e f u n d e n . Die Lösungen sind sehr viskos, was auf langgestreckte Moleküle d e u t e t . Einige optische E i g e n s c h a f t e n (z. B. Strömungsdoppelbrechung) u n t e r s t ü t z e n diese A n n a h m e , a u c h chemische G r ü n d e sprechen d a f ü r . Wahrscheinlich bestehen die D N S a u s P e n t o s e - P h o s p h o r s ä u r e k e t t e n , deren Pentoseanteil die Base t r ä g t . O O —Desoxyribose—O—P" — 0 — Desoxyribose—0—P—O—Desoxyribose—0 —

l

¡ Base

¡

OH

I

Base

I

OH

I

Base-

Chemische Eigenschaften der pflanzlichen Viren

133

Ein Ausschnitt aus einer solchen K e t t e ergibt folgendes Bild:

/

/CH2 —CH .0 \

HC/

/

ch

OH / O IX /P

2

I OH ,0 f CH .0 I / I / !HC/ /T O L-CH I Base

O

?

? CH2 I LCH I Base Die R N S ist im Prinzip gleich gebaut. D a aber in der Pentose a m C2 noch eine O H - G r u p p e frei ist, besteht die Möglichkeit, Seitenketten anzulagern. Diese Seitenketten u n d die kürzere Kettenlänge u n d das dadurch geringere Molekulargewicht würden die physikalischen Unterschiede zwischen D N S u n d R N S erklären. Die Seitenketten scheinen nur aus Pyrimidinnucleotiden — vielleicht nur einem — zu bestehen. /CH,

/CH,

/ '-'Ha O

-CH 1/ HC/ , I ,HC—

—C OH/ o p! / O CI —OH / II o '-C I Base

OH/ 1/ P X H 0

-0 1 IL CIH HO—P = 0 I I Base 0 OH H I I H HO—H2C—C—C—C—C—(Pvrimidin) Base II H 0 H !I

0 ' —CH /O l / HC/

u

i HC—OH I Base

134

H . WOLFFGANG

Man n i m m t an, d a ß sich je zwei DNS-Moleküle zusammenlegen u n d eine Spirale bilden. Die beiden K e t t e n sollen innerhalb der Spirale durch Wasserstoffbrücken zwischen Cytosin u n d Guanin u n d zwischen T h y m i n u n d Adenin zusammengehalten werden. Man h a t auf diese A n n a h m e H y p o t h e s e n über die identische Reduplikation aufgebaut, die aber durchaus noch nicht widerspruchsfrei sind (Abb. 67). Auch f ü r die R N S wird eine Schraubenform angenommen u n d versucht, damit ihre Rolle bei der Eiweißsynthese zu erklären. Die Analyse der Nucleinsäuren erfolgt meist durch die Bestimmung der Hydrolyseprodukte. Während in der Eiweißchemie schon seit langem ein gewisses System der Eiweißstoffe in Gebrauch ist u n d neuerdings die Trennung u n d Bestimmung nahe verwandter Eiweißkörper zu Routine-Methoden wurden, ist m a n auf dem Gebiet der Nucleinsäuren noch nicht so weit. Es ist aber anzunehmen, daß die wichtigen u n d vielfältigen Aufgaben der Nucleinsäuren im Organismus nicht nur von einer verhältnismäßig kleinen Zahl verschiedener Nucleinsäuren erfüllt werden. Die mögliche Zahl von Eiweißkörpern, die durch verschiedene Anordnung der Aminosäuren entstehen können, erscheint viel größer als die Zahl der Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Nucleotide in den Nucleinsäuren. W e n n auch nicht alle Kombinationsmöglichkeiten in der N a t u r verwirklicht sind, so gibt es doch sicher mehr, als es die Unterteilung in R N S u n d D N S v e r m u t e n läßt. Daß m a n noch nicht mehr darüber weiß, liegt am Mangel a n geeigneten Methoden. Zur Zeit beschränkt m a n sich noch darauf, die Nucleinsäuren zu hydrolisieren u n d die Hydrolysep r o d u k t e zu bestimmen. J e nach den ReaktionsAbb. 07. Modell der DNS. Von bedingungen geht die Hydrolyse bis zu den der Seite (unten) und von oben geNucleotiden, Nucleosiden oder bis zu den sehen. Zwei DK S-Ketten winden Basen. sich um die Faserachse. Die R N S u n d D N S reagieren auf alkalische Phosphat-Zucker-Ketten (durch schwarze D r ä h t e dargestellt) lieHydrolyse verschieden. D N S ist stabil gegen gen außen. Die Basenpaare (durch Alkalien, während a u s R N S d i e M o n o n u c l e o t i d e graue P l a t t e n dargestellt) sind frei werden. durch Wasserstoff brücken verNucleinsäuren u n d die Nucleotide k a n n m a n bunden und liegen im Innern der auch nach ihrem Phosphorgehalt bestimmen. Spirale

135

Chemische Eigenschaften der pflanzlichen Viren

Andere Verfahren spalten aus den Nucleinsäuren mit Alkalien oder Säuren die Basen a b u n d bestimmen die Nucleinsäuren a n H a n d des Zuckeranteiles. Hydrolyse von Nucleinsäuren RNS mit

n HCl 100° C 1 h

0,3 n N a O H 37° C 2 h

72%ige HC10 4 100° C 2 h

Di- bis Pentanucleotiden

hydrolysiert zu

Ribonuclease

Pyrimidinnucleotiden Purinbasen

Nucleotiden

Pyrimidinnucleotiden Basen DNS

mit

98%iger Ameisensäure 175° C 30'

72%iger HC10 4 100° C 1 h

Di- bis Pentanucleotiden (mit Phosphatasen zu Nucleotiden)

hydrolysiert zu

Desoxyribonuclease pH 6,8-8,2 Mg + + 0,003 m

Basen

Basen

Die f r ü h e r e Annahme, daß die Nucleinsäuren äquimolekulare Mengen der vier Basen enthalten, m u ß t e fallengelassen werden. W ä h r e n d die Unterschiede im Gehalt a n verschiedenen Basen bei R N S sehr groß sind, k a n n m a n die D N S in zwei Gruppen einteilen: 1. AT-Typ, in ihm überwiegend Adenin u n d Thymin, 2. GC-Typ, Guanin u n d Cytosin herrschen vor. 5-Methylcytosin k o m m t immer in sehr geringer Menge vor. D N S soll artspezifisch u n d in allen Geweben einer Art gleich sein, sie k o m m t besonders reichlich in Zellkernen vor u n d ist anscheinend vorwiegend a n Histone gebunden. Die langen unverzweigten K e t t e n werden wahrscheinlich durch Wasserstoff})rücken zu Micellen, Bündeln von Molekülen, zusammengehalten. Durch Stoife, wie Guanidin, Harnstoff oder Phenol werden diese K r ä f t e aufgehoben u n d die Moleküle voneinander gelöst. Dabei sinkt die Viskosität, ohne d a ß das Molekulargewicht (durch Diffusion oder aus der Sedimentationsgeschwindigkeit bestimmt) sich ändert. Ähnlich wirken auch einige mutagene Stoffe, z. B. Stickstofflost. Gelöste D N S h a t oft sehr hohe Molekulargewichte. E s wird aber bezweifelt, ob die n a t i v e n Stoffe a n ihrem Wirkungsort auch so hochmolekular sind. Man glaubt, d a ß sich die Polynucleotide erst nach der Lösung v o m Protein zu Einheiten so hohen Molekulargewichts zusammenschließen. Wir h a t t e n bereits erwähnt, daß die Stickstoffbasen stark im UV-Licht absorbieren. Da auch die Nucleinsäuren diese hohe UV-Absorption aufweisen,

136

H.

WOLFFGANG

h a t m a n damit eine Möglichkeit, die Verteilung der Nucleinsäuren in d ü n n e n Gewebeschnitten unter dem Mikroskop festzustellen. E s ist darauf eine Methode begründet worden, u m den Umsatz u n d die Bewegung der Nucleinsäure innerhalb der Zelle zu verfolgen. K N S findet m a n gewöhnlich als Proteid. Über den Proteinanteil ist wenig b e k a n n t . Die Nucleinsäuren sind saure Polyelektrolyte. Aus tierischen Zellen k a n n m a n mit 0,14 molarer Kochsalzlösung E x t r a k t e herstellen, aus denen Ribonucleoproteide ausfallen, wenn m a n den p H - W e r t auf 4,2 einstellt. Aus dem E x t r a k t i o n s r ü c k s t a n d löst m a n mit molarer Kochsalzlösung Desoxyribonucleoproteide, die m a n durch Verdünnen auf 0,14 molar ausfällen k a n n . Die letzteren s t a m m e n zum größten Teil aus den K e r n e n . Die Nucleinsäuren sind durch F o r m u n d Größe ihrer Moleküle u n d ihre vielen polaren Gruppen gut geeignet, Proteine zu binden. Es ist allerdings sehr fraglich, ob die Nucleoproteide, die m a n auf die beschriebene Art u n d Weise gewinnt, in der Zelle in derselben F o r m vorgelegen h a b e n ; denn in Salzlösungen dissoziieren die Nucleoproteide in Nucleinsäuren u n d Protein. Genauer u n t e r sucht wurden bis jetzt besonders die Eiweißanteile der Desoxyribonucleoproteide tierischer Zellen. E s handelt sich vorwiegend u m basische Proteine, besonders Histone u n d Prolamine, die salzartig mit den Phosphorsäuregruppen der Nucleinsäure v e r b u n d e n sind. Diese Nucleoproteide herrschen in den Zellkernen vor. Der Gehalt der Kerne a n Ribonucleoproteiden ist gering. Diese finden sich d a f ü r reichlicher im Cytoplasma. I h r e Eiweißkomponenten sind durchaus nicht n u r basische Proteine. Die Nucleoproteide von Pflanzen sind weniger gut b e k a n n t . Eine Sonderstellung nehmen die Viren ein. Wir h a t t e n dieses Kapitel mit der Feststellung begonnen, daß Viren Nucleoproteide sind. Die genauer u n t e r s u c h t e n Pflanzenviren enthalten R N S . Viren, die Tiere infizieren, e n t h a l t e n f a s t ausschließlich D N S . Die pflanzlichen Viren 1 sind besonders einfach gebaut. Virushaltige Pflanzen sollen zur Isolierung von Viren möglichst jung sein. Ältere Pflanzenzellen h a b e n größere Vakuolen, deren I n h a l t die Viren bei der Aufarbeitung verändern k a n n . I n vielen Fällen friert m a n die Pflanzen vor der Aufarbeitung längere Zeit ein, u m störende Stoffe unlöslich zu machen. Dabei können aber auch unerwünschte Veränderungen eintreten. Die Pflanzen werden d a n n homogenisiert u n d der entstehende Brei filtriert. Der t r ü b e grünliche Saft k a n n durch Erhitzen geklärt werden — natürlich nur, wenn m a n mit hitzebeständigen Viren arbeitet bzw. u n t e r ihrem thermalen T ö t u n g s p u n k t bleibt u n d die E r w ä r m u n g nicht zu lange ausdehnt. Auch durch Zusatz von Alkohol oder sekundärem N a t r i u m p h o s p h a t k a n n der Saft geklärt werden. I n jedem Fall flockt ein Niederschlag aus, den m a n verwirft. Aus dem Filtrat k a n n m a n d a n n durch Fällung mit Neutralsalzen das Virus gewinnen. Wenn m a n die hohen Salzkonzentrationen vermeiden will, k a n n m a n die Viren auch durch fraktionierte Zentrifugation gewinnen. Sie können durch Umfällen, durch Dialyse oder 1 W e n n hinfort von Viren gesprochen wird, handelt es sich immer um solche, die höhere Pflanzen befallen. Wenn Bakteriophagen oder tierische Viren gemeint sind, wird das stets ausdrücklich betont.

137

Chemische Eigenschaften der pflanzlichen Viren

durch F e r m e n t e weiter gereinigt werden. E s wird davor gewarnt, Viruslösungen einzufrieren. Die Löslichkeit der Viren soll dabei stark verringert werden. I n den genauer u n t e r s u c h t e n Viren h a t m a n bis jetzt nur Eiweiß u n d Nucleinsäuren festgestellt. Neuerdings f a n d m a n im TMV Eisen, K u p f e r , Magnesium u n d Calcium (zusammen etwa 0,1%). Die Eiweißkomponenten der Viren werden aus den auch in anderen Eiweißen gefundenen etwa 20 Aminosäuren gebildet, die die übliche L-Konfiguration besitzen. Auch die Verhältnisse, in denen die Animosäuren in den verschiedenen Virusproteinen auftreten, unterscheiden sich nicht grundsätzlich von den Ergebnissen vieler anderer Eiweißanalysen (Tabelle 12). E s ist keineswegs so, daß Viruseiweiß durch bestimmte Aminosäuren oder ungewöhnliche Mengen einzelner Aminosäuren ausgezeichnet wäre. Man sollte erwarten, daß zumindest die basischen Aminosäuren stärker hervortreten, weil sie vermutlich das Protein a n die Nucleinsäure binden. Das ist aber nicht der Fall. Die Virusproteine schienen sogar eher sauer zu sein, allerdings t r i t t ein Teil der sauren Gruppen nicht in Erscheinung, weil ihre OH-Gruppen durch Amido-Gruppen T a b e l l e 12 Aminosäuregehalt sehr reiner Viruspräparate und einiger Eiweißstoffe in g Aminosäure/100 g Virus bzw. 100 g Eiweiß 1 TMV

2 GurkenmosaikVirus 4

3 Torna tenzwergbuschVirus (Bushy stunt)

4,1 8,8 11,7 0,6 9,9 1,4 0,0 5,7 8,0 1,3 0,0 7,5 4,9 6,0 8,4 1,9 3,4 7,8 6

4,9 8,3 11,3 0,0 5,7 1,1 0,0 4,0 8,1 2,1 0,0 8,7 4,8 7,8 5,9 0,5 3,3 7,5 6

6,0 5,7 8,9 0,6 4,4 3,7 1,1 5,8 9,2 3,7 1,8 4,2 2,4 5,1 8,1 0,5 4,1 10,3 17

Aminosäure

Alanin Arginin Asparaginsäure Cystein Glutaminsäure Glykokoll Histidin Isoleuein Leucin Lysin Methionin Phenylalanin Prolin Serin Threonin Tryptophan Tyrosin Valin % Nücleinsäuren

4 Tabakglobulin

16,1 1,11 2,22 5,3 10,5 1,58 2,18 5,7 4,17 1,47 4,07 6,7

5 Gliadin

6 Phaseolin

2,13 2,74 1,34 2,58 45,7 1.82 11,9 0,65 1,69 6,44 13,55 4,9 2,1 6,6 3,2 2,66

Die Werte der Kolonnen 1 - 3 nach K N I G H T (1954), der Kolonnen 4 - 6 nach TRISTRAM (1955).

5,97

2,24 6,7 10,5 7,2 8,04

4,16

6,0

138

H . WOLFFGANG

ersetzt sind. Trotzdem sind Salzbindungen zwischen basischen F u n k t i o n e n des Eiweißes u n d den sauren Gruppen der Nucleinsäuren möglich. Außerdem k ö n n e n Wasserstoffbrücken u n d v a n der Waalssche K r ä f t e die beiden K o m p o n e n t e n zusammenhalten. Obgleich also die Virusproteine eher sauer sind — der I E P des TMV liegt zwischen 3,5 u n d 4 —, sprechen manche Ergebnisse f ü r salzartige Bindungen. B e s t i m m t m a n mit sauren u n d basischen Farbstoffen die Basen- bzw. Säurebindungs-Kapazität des Virus, seines Eiweißes u n d seiner Nucleinsäure, wie es f ü r TMV geschah, so findet man, daß die Nucleinsäure etwa 12000 saure Gruppen enthält, das P r o t e i n etwa 11000 basische mehr als das i n t a k t e Virus. Die sauren Gruppen der Nucleinsäure u n d die basischen des Proteins k ö n n t e n also die salzartigen Bindungen eingehen. Wahrscheinlich wird sie v o n d e n Guanidino- Gruppen des Arginins u n d den Phosphorsäuregruppen der Nucleinsäure vollzogen. Die meisten anderen Virusproteine scheinen etwas basischer zu sein als das des TMV. Die Proteine von M u t a n t e n eines Virus k ö n n e n ziemlich verschieden sein. Genauer wurde das f ü r das TMV u n t e r s u c h t . Man fand, d a ß die M u t a n t e n Aminosäuren in verschiedenen Verhältnissen enthielten. Manche M u t a n t e n enthielten sogar Aminosäuren, die der Ausgangsstamm nicht besaß. J e näher v e r w a n d t S t ä m m e sind, u m so mehr ähneln sich ihre Proteine. E s gelang aber bisher nicht, bestimmten Unterschieden in der Zusammensetzung der Eiweiße biologische Unterschiede zuzuordnen. Als funktionelle Gruppen des Eiweißmoleküls k o m m e n Hydroxyl-, Sulfhydryl-, Amino-, Guanidino-, Carboxylu n d Indolgruppen in Frage. Am Protein des TMV stellte m a n fest, d a ß diese Gruppen zu einem beträchtlichen Teil maskiert sind. Aus den Aminosäurebestimmungen des Proteinhydrolysates ist b e k a n n t , in welchen Mengen die einzelnen Aminosäuren im Eiweiß vorliegen. Die funktionellen Gruppen sollten frei u n d reaktionsbereit sein, weil von jeder Aminosäure nur je eine Carboxylu n d Aminogruppe zum A u f b a u der P e p t i d k e t t e benötigt werden. Man findet zwar, d a ß alle e-Aminogruppen des Lysins mit Nitrit reagieren, aber nur die H ä l f t e reagiert mit Dinitrofluorbenzol — auch wenn die R N S entfernt ist. Ähnlich verhält sich ein Teil der Sulfhydrylgruppen. Das deutet d a r a u f h i n , daß das Protein des TMV in besonderer Weise aufgebaut ist. Allerdings ist es unwahrscheinlich, daß es grundsätzlich anders aufgebaut ist als andere Proteine. Näherliegender ist es, d a r a n zu denken, daß die maskierten Gruppen sozusagen in der W a n d des Eiweißrohres liegen, das die Nucleinsäure umhüllt. Dadurch sind nur die Aminosäuren reaktionsbereit, die auf der äußeren oder inneren Oberfläche des aus Eiweiß gebildeten Rohres liegen, weil nur sie mit den Reagenzien in Berührung kommen, die m a n z u m Nachweis u n d zur Bestimmung der funktionellen Gruppen b e n u t z t . Auch bei der E n d g r u p p e n b e s t i m m u n g t r i t t diese Maskierung in Erscheinung. Die C-endständige Aminosäure ist Threonin, dies wurde von mehreren Forschern bestätigt. Die N-endständige Aminosäure soll Prolin sein. Diese Feststellung war wesentlich schwieriger u n d ist nicht ohne Widerspruch geblieben. I m nativen Protein ist jedenfalls keine N-endständige Aminosäure nachweisbar.

Chemische Eigenschaften der pflanzlichen Viren

139

Das TMV h a t ein Molekulargewicht von etwa 40 x 10®. Bei der Abspaltung der C-endständigen Aminogruppe Threonin mit Carboxypeptidase f a n d man, d a ß pro Molekül TMV 2300 Moleküle Threonin abgespalten werden. Das bedeutet, daß das Virus aus 2 300 kleineren Untereinheiten mit einem Molekulargewicht von etwa 18000 besteht. Sie sind aus etwa 140 Aminosäuren aufgebaut. Neben weiteren chemischen Indizien gibt es auch physikalische f ü r diese Annahme. So h a b e n Untersuchungen mit Röntgenstrahlen ähnliche Ergebnisse erbracht. Das TMV-Molekül besteht wahrscheinlich aus einem langgestreckten Schlauch von Nucleinsäure, der von einer Eiweißhülle bedeckt ist. E s ist gelungen, das auch elektronenoptisch sichtbar zu machen, indem m a n das Virus der Einwirkung von Alkalien aussetzte. Solche A u f n a h m e n zeigen TMV-Partikel, aus denen ein Teil der erwähnten Eiweißhülle e n t f e r n t ist (Abb. 68). Der Nucleinsäure-Kern ist sichtbar. Alle bis jetzt geprüften pflanzlichen Viren e n t h a l t e n Ribonucleinsäure, BakAbb. 68. Elektronenoptisches Bild der teriophagen e n t h a l t e n R N S oder D N S . TMV-Partikel, Eiweißhülle durch BehandDie Unterschiede im Gehalt an Nuclein- lung mit Alkalien teilweise entfernt (nach SCHRAMM, SCHUMACHER u n d ZILLIG) säure zwischen den Viren sind sehr groß: RNS-Gehalt einzelner Viren nach Luzernemosaik-Virus Ackerbohnenmosaik-Virus Kartoffel-X-Virus Südliches Bohnenmosaik-Virus TMV und S t ä m m e Tabaknekrose-Virus Tabakringflecken-Virus Tomaten-Zwergbusch-Virus YVasserrübengelbmosaik-Virus

KNIGHT

15% 18% 6% 21% 6% 18% 40% 17% 35%

Gelegentlich werden etwas geringere W e r t e angegeben. Die S t ä m m e u n d Mutant e n h a b e n den gleichen Gehalt a n R N S wie die Ausgangsformen. Damit ist aber durchaus nicht gesagt, daß nicht doch wichtige Unterschiede zwischen den Nucleinsäuren der S t ä m m e bestehen. E s ist möglich, d a ß Art u n d Zahl der Nucleotide zweier Nucleinsäuren übereinstimmen, die Anordnung derselben im Molekül aber verschieden ist.

140

H.

WoLFFGANG

T a b e l l e 13 Nucleotidgehalt einiger Virus-Nucleinsäuren nach

KNIGHT

Molekularverhältnisse Virus

TMV und 15 Stämme Gurkenmosaik-Virus 3 und 4 Tomatenzwergbusch-Virus Wasserrübengelbmosaik-Virus Südliches Bohnenmosaik-Virus Kartoffel-X-Virus Tabaknekrose-Virus

Adenylsäure

Guanylsäure

Cytidylsäure

Uridyl säure

1,20 1,03 1,10 0,91 1,03 1,37 1,12

1,01 1,03 1,11 0,69 1,04 0,87 0,98

0,74 0,75 0,82 1,53 0,92 0,91 0,88

1,06 1,21 0,98 0,89 1,01 0,85 1,03

M a n h a t b e r e c h n e t , d a ß es 4 x 1087 Möglichkeiten der A n o r d n u n g der Nucleot i d e in einer N u c l e i n s ä u r e k e t t e gibt, die a u s 150 P u r i n - u n d 150 P y r i m i d i n nucleotiden b e s t e h t u n d n u r je zweierlei P u r i n e u n d P y r i m i d i n e e n t h ä l t . E i n e solche Nucleinsäure h ä t t e ein Molekulargewicht v o n e t w a 90000. Zwei Polynucleotide sollen sich chemisch u n d vielleicht biologisch u n t e r s c h e i d e n , w e n n bei gleicher Z u s a m m e n s e t z u n g u n d A n o r d n u n g n u r zwei verschiedene Nucleotide gegeneinander ausgewechselt w ü r d e n . Wir m ö c h t e n sagen, d a ß biologische U n t e r s c h i e d e noch wahrscheinlicher sind als chemische. E s gibt sicher Bauprinzipien, die die hohe Zahl der Möglichkeiten wesentlich einschränken. T r o t z d e m wird eine große Zahl realisierbar sein. N u d e i n s ä u r e n sind chemisch a u ß e r o r d e n t l i c h labil — empfindlicher als viele Eiweiße — u n d die Möglichkeiten, verschieden a u f g e b a u t e zu u n t e r s c h e i d e n , begrenzen sich zur Zeit noch a u f die F e s t s t e l l u n g v o n A r t u n d Zahl der a u f b a u e n d e n Nucleotide. Die Eiweißhülle der Viren ü b t einen g u t e n Schutz f ü r d e n N u c l e i n s ä u r e - K e r n aus. Z u r U n t e r s u c h u n g der Nucleinsäure m u ß dieser Schutz e n t f e r n t werden. Schon d a b e i k a n n es zu V e r ä n d e r u n g e n der Nucleinsäure k o m m e n . I m i n t a k t e n Virusmolekül sind die N u c l e i n s ä u r e n vor d e m Angriff v o n Nucleasen u n d Phosp h a t a s e n geschützt. E s gelingen a u c h keine F ä r b u n g e n , die sonst m i t basischen F a r b s t o f f e n a n N u c l e i n s ä u r e n leicht erfolgen. Versuche m i t r a d i o a k t i v markiert e m Lost d e u t e n allerdings d a r a u f hin, d a ß die Eiweißhülle keinen a b s o l u t e n Schutz darstellt. G e n a u e r u n t e r s u c h t sind die R N S des Wasserrübengelbmosaik-Virus u n d des TMV. Die Ergebnisse dieser U n t e r s u c h u n g e n h a b e n n i c h t n u r f ü r die Virusf o r s c h u n g W e r t , sondern h a b e n sich auf u n s e r e Vorstellungen ü b e r Nucleins ä u r e n im allgemeinen ausgewirkt. Die R N S d e s W a s s e r r ü b e n g e l b m o s a i k - V i r u s h a t ein Molekulargewicht v o n etwa 2 x 106. Sie b e s t e h t wahrscheinlich aus sechs verschiedenen P o l y n u c l e o t i d k e t t e n , die jede a u s e t w a 50 N u c l e o t i d e n a u f g e b a u t sind. Diese Zahl wäre zu hoch, w e n n die K e t t e n verzweigt wären. D a s ist möglich, aber n i c h t sehr wahrscheinlich. A u c h f ü r die R N S des TMV n i m m t m a n K e t t e n v o n e t w a 50 N u c l e o t i d e n a n . E s ist unwahrscheinlich, d a ß die Polynucleotide verzweigt sind. Bei der B e s p r e c h u n g der Chemie der Nuclein-

Chemische Eigenschaften der pflanzlichen Viren

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säuren war bereits erwähnt worden, daß m a n f ü r D N S schraubenförmig aufgewundene Moleküle a n n i m m t . Das trifft auch f ü r die Ribonucleinsäuren zu. Obgleich wir uns in dieser Darstellung auf die pflanzlichen Viren beschränken, ist es notwendig, die Bakteriophagen zu erwähnen, die Bakterien, also einfachste Pflanzen, angreifen. Auch die Bakteriophagen bestehen aus Eiweißhülle u n d Nucleinsäurekern. Die Hülle ist anscheinend nur nötig, bis die Nucleinsäure des P h a g e n in das B a k t e r i u m eingedrungen ist. Der Einbruch der Phagen in die Bakterien verläuft in mehreren Stufen. I n der ersten Phase h e f t e n die Phagen sich an die Bakterien an. Die Bindung soll durch elektrostatische K r ä f t e zwischen Aminogruppen der Phagenhülle u n d Carboxylgruppen der Bakterienm e m b r a n erfolgen u n d reversibel sein. I n der nächsten Phase wird die Bindung irreversibel u n d schließlich wird die Zellwand d u r c h b o h r t . Nach neuesten Arbeiten k a n n k a u m noch Zweifel d a r a n bestehen, d a ß dies auf enzymatischem Wege geschieht. I n T 2 - u n d T 4 -Phagen wurde das E n z y m im Mittelstück des Schwanzes gefunden. Die Schwanzspitze bedeckt es u n d wirkt anscheinend als Schutz. Durch die Öffnung in dem Bakterienleib ergießt sich d a n n der I n h a l t des P h a g e n in die Zelle. Experimentell k a n n m a n durch Harnstoff, Kationenaustauscher, P y r o p h o s p h a t u n d kurzes Erhitzen die P h a g e n veranlassen, ihre Nucleinsäuren auszustoßen. E s scheint, als ob die Verhältnisse bei den Viren höherer Pflanzen ähnlich lägen. Man weiß zwar noch nicht genug über den Verlauf des Infektionsvorganges, u m ähnlich weitgehende Schlüsse zu ziehen, wie es bei den Bakteriophagen geschah. Aber es gibt Hinweise dafür, d a ß die Eiweißkomponente nichts oder doch nicht wesentlich zur Vermehrung des Virus im Wirt beiträgt. Man k a n n aus i n t a k t e m Virus durch Carboxypeptidase dieThreon i n - E n d g r u p p e n des Proteins abspalten. E s ändert dabei seine elektrophoretische Beweglichkeit u n d sein serologisches Verhalten — aber es behält seine Infektiosität. Gewinnt m a n aus Pflanzen, die mit so „ v e r ä n d e r t e m Virus" infiziert wurden, die „ N a c h k o m m e n s c h a f t " , so ist der Eiweißteil der Viren komplett, e n t h ä l t also wieder Threonin als E n d g r u p p e . Lagert m a n a n ein Virusmolekül 1000 Moleküle Leu ein an, so werden weder die Infektiosität, die S y m p t o m e noch die „ V i r u s - N a c h k o m m e n s c h a f t " verändert. Man h a t 70% der freien Aminogruppen u n d 2 0 % der Phenol- u n d Indolgruppen des TMV-Proteins chemisch verändert, ohne die biologischen Eigenschaften des Virus zu beeinflussen. Man k a n n wahrscheinlich sogar einen Teil der Eiweißhülle herausbrechen, ohne die biologische A k t i v i t ä t zu verändern. W e n n die Eiweißkomponente nicht — wie bei den Bakteriophagen — f ü r den Infektionsvorgang notwendig ist, dient sie vielleicht n u r als Schutzhülle f ü r die empfindliche Nucleinsäure. Allgemein neigt m a n der Ansicht zu, daß die D N S eine wichtige Rolle bei der Vererbung spielt. Sie findet sich besonders reichlich in den Chromosomen u n d wird bei der Kernteilung, wahrscheinlich in der Interphase, verdoppelt. Die R N S ist von besonderer Bedeutung f ü r die Eiweißsynthese. Es wird angenommen, daß die „ M a t r i z e n " f ü r die Bildung der Eiweiße aus R N S bestehen. F ü r P h a g e n ist bewiesen, daß die Nucleinsäure f ü r die intracelluläre Vermehrung

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H. WoLFFGANG

der Phagen unentbehrlich ist. Bald nach dem Eindringen der Phagen wird Desoxyribonuclease aktiviert und DNS der Wirtszelle abgebaut. Die dabei entstehenden Bruchstücke werden zum Aufbau von Phagen-DNS benutzt. Dabei kann die Umwandlung von Cytosin in 5-Oxymethyl-cytosin erfolgen. Die DNS der Phagen soll Glucoside dieser Base enthalten und dadurch dem Angriff der Desoxyribonuclease besser widerstehen können als die DNS des Wirtes. Die Synthese von Wirts-DNS wird unterbrochen. Auch dabei scheint das Oxymethylcytosin eine wichtige Rolle zu spielen. Kristallines Wasserrübengelbmosaik-Virus kann man durch Zentrifugiereni in zwei Fraktionen trennen. Die eine besteht aus einem Nucleoprotein und ist infektiös, die andere aus einer nicht infektiösen Eiweißkomponente. Bei der Besprechung der beiden Viruskomponenten war geschildert worden, welche großen Veränderungen am Eiweiß möglich sind, ohne daß die biologische Aktivität verändert wird. Dagegen war die Zusammensetzung der R N S verschiedener Stämme und Mutanten derselben Grundform konstant. Das unterstreicht die Bedeutung der R N S für die Virusvermehrung in der Wirtszelle. Die Unterschiede in den Symptomen der durch verschiedene Mutanten hervorgerufenen Virosen könnte dann durch verschiedene Anordnung der überall in gleicher Menge vorhandenen Nucleotide entstehen. Aus diesen Überlegungen und der Analogie mit den Verhältnissen bei Bakteriophagen scheint die Rolle der R N S klarer und ihre Funktion für das Virus und seine Vermehrung „wichtiger". Sollten dem Eiweiß mehr als nur Schutzfunktionen zukommen, so sind sie noch nicht erkannt. Vielleicht ist die Eiweißhülle ein Relikt älterer Formen, bei denen sie noch — wie bei den Phagen — für das Eindringen in die Zelle notwendig war. Die bis jetzt bekannten Viren werden passiv in die Wirtszellen gebracht. 1956 gelang es zwei deutschen Forschern, die Eiweißhülle von TMV durch Behandlung mit Phenol zu entfernen. Sie erhielten ein sehr reines RNSPräparat mit anfänglich hohem, dann aber schnell abnehmendem Molekulargewicht. Es war infektiös! 10 fxg des Präparates hatten etwa dieselbe Infektiosität wie 0,2 [ig TMV. Etwa zur selben Zeit berichteten amerikanische Forscher über die Resynthese infektiösen TMV aus TMV-Eiweiß und TMV-RNS. Diese außerordentlich wichtigen Untersuchungen stimmen aber untereinander und mit älteren Arbeiten nicht in allen Punkten überein. So sollen TMV und Ribonuclease einen unlöslichen Komplex bilden, aus dem TMV unverändert zurückgewonnen werden kann. Der Komplex sollte nicht infektiös sein. Die deutsche Arbeitsgruppe konnte aber nur einen unwesentlichen Einfluß von Ribonuclease auf die Infektiosität von TMV feststellen. Wahrscheinlich erklären sich diese Diskrepanzen damit, daß zur reversiblen Inaktivierung von TMV höhere Konzentrationen von Ribonuclease notwendig sind, während für den Abbau von RNS kleinere Konzentrationen genügen. Schwerwiegender ist der Unterschied im Verhalten der TMV-RNS der deutschen und der amerikanischen Gruppen. Während das RNS-Präparat der ersteren infektiös war, gelangen mit dem der zweiten keine Infektionen. Vorläufig scheint keine andere

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Erklärung d a f ü r möglich, als daß diese R N S bei der Isolierung reversibel inaktiviert, die Inaktivierung aber bei der Behandlung mit TMV-Eiweiß u n d der anschließenden Polymerisation wieder rückgängig gemacht wurde. Aus dem, was über die Eiweißkomponente der Viren gesagt wurde, u n d dem, was über die physiologische Rolle der Nucleinsäuren v e r m u t e t werden kann, ergibt sich das folgende Bild: Die Eiweißhülle des Virus dient entweder als einfache Schutzhülle oder h a t nur Bedeutung f ü r das Virus, bis es in die Wirtszelle eingedrungen ist. D a f ü r sprechen die B e f u n d e an einem vor kurzem in England beschriebenen TMV-Stamm. Seine Eigenschaften hängen in hohem Maße von der Wirtspflanze ab. Aus Bohnen u n d bei über 30° C gehaltenem T a b a k isoliert m a n die gleichen, Histidin enthaltenden, F o r m e n . Eine davon im serologischen u n d pathogenen Verhalten abweichende F o r m ohne Histidin k a n n m a n aus T a b a k isolieren, der bei N o r m a l t e m p e r a t u r e n gehalten wurde. Diese Untersuchungen lassen eine Wechselwirkung zwischen dem WirtsstofFwechsel u n d der „genetischen S u b s t a n z " des Virus, der R N S , vermuten. I n n e r h a l b der Wirtszelle v e r a n l a ß t der Nucleinsäure-Kern des Virus die identische Reduplikation — den A u f b a u neuen Virusmaterials. I n scharfem Gegensatz zu dieser Ansicht hält ein führender amerikanischer Virusforscher es f ü r möglich, d a ß die Nucleinsäure n u r dazu diene, das Eiweiß in einer bestimmten reaktionsfähigen F o r m zu halten. D a f ü r sprechen die erwähnten Ergebnisse der amerikanischen im Gegensatz zu der deutschen Gruppe. Die Beständigkeit der Viren gegen chemische Einflüsse h ä n g t in hohem Grade von den Eigenschaften der Eiweißhülle u n d von der Festigkeit der Bindung des Proteins a n die Nucleinsäure ab. B e t r a c h t e n wir zunächst die letzte Eigenschaft. Man k a n n die R N S des TMV durch Erhitzen auf 100° C trennen. Dabei wird das Eiweiß denaturiert. Bei p H - W e r t e n über 9 beginnt das Virus in kleinere Einheiten zu zerfallen. Ähnlich verhält sich das etwas empfindlichere KartoffelX-Virus. Sehr fest ist die Bindung zwischen Eiweiß u n d Nucleinsäure im Tomatenzwergbusch-Virus, gegen p H - W e r t e über 10 ist es sehr empfindlich. I m Wasserrübengelbmosaik-Virus ist die Bindung sehr locker. Man k a n n sie schon durch 34%igen Alkohol lösen. Das Tabaknekrose-Virus ist stabiler, es wird erst durch 75%igen Alkohol in Protein u n d Nucleinsäure gespalten. Besonders empfindlich ist das Tabakringflecken-Virus, das schon durch mehrfaches Fällen mit Ammonsulfat inaktiviert werden k a n n . E s scheint also, als ob alle Maßnahmen, die zur Denaturierung des Eiweißes oder zur Trennung von Eiweiß u n d Nucleinsäure führen, die Viren inaktivieren. Wie heftig die Eingriffe sein müssen, ist bei den einzelnen Viren verschieden. Alle Viren k a n n m a n durch erhöhte T e m p e r a t u r e n inaktivieren. Der thermale T ö t u n g s p u n k t ist eine spezifische Eigenschaft, die u. a. auch zur Identifizierung bzw. Charakterisierung von Viren benutzt wird. Wir h a t t e n schon erwähnt, daß m a n das Eiweiß der Viren verändern k a n n , ohne dabei die biologische Aktivität zu beeinflussen. Voraussetzung d a f ü r scheint zu sein, daß die S t r u k t u r des Proteins, die Bindung a n die u n v e r ä n d e r t e Nucleinsäure u n d bestimmte funktionelle Gruppen erhalten bleiben. Bei der

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Hitzeinaktivierung wird zunächst die Struktur des Eiweißes verändert und dann die Nucleinsäure in Freiheit gesetzt. Jedes Virus ist in einem bestimmten pji-Bereich beständig. Wird dieser über-oder unterschritten, tritt Inaktivierung ein. Eine andere Form der Inaktivierung beobachtete man bei der Einwirkung vonRibonuclease aufTMV. Dabei bildete sich ein unlösliches Produkt. Trennte man daraus die Ribonuclease ab, wurde die Aktivität wieder voll hergestellt. Ähnlich wirken Schwermetallsalze. Sie gehen mit bestimmten funktionellen Gruppen des Proteins unlösliche Verbindungen ein, die diese Gruppen blockieren. Selbst eine so schonende und in der Eiweißchemie weitverbreitete Methode wie das Aussalzen mit Ammonsulfat kann, wenn es mehrfach wiederholt wird, das Tabakringflecken-Virus inaktivieren. Beim Aussalzen sind zwei Erscheinungen wirksam. Die eine ist elektrochemischer Natur, die zweite beeinflußt die Hydratation der Eiweiße. Diese sind mehr oder weniger hydratisiert, das heißt, mit einer Wasserhülle umgeben. Man kann sich vorstellen, daß diese Wasserhüllen die Virusmoleküle davor bewahren, daß ihre Eiweißmäntel in Berührung kommen und miteinander „verkleben". Fügt man große Mengen eines Neutralsalzes zu, das selbst eine starke Hydratationstendenz hat, so reicht das „freie" Wasser nicht mehr aus, die Viren verlieren ihr Hydratationswasser an die Ionen des Neutralsalzes und damit auch den Schutz vor dem Verkleben, sie fallen aus. Man kann sich vorstellen, daß dabei Virusteilchen verklumpen, aber wieder in Lösung gehen, wenn die Salzkonzentration verringert wird. Bei empfindlichen Eiweißen kann die Verklumpung so stark sein, daß sie nach einigen Wiederholungen irreversibel ist, da bei jeder neuen Fällung sich neue Teilchen an die zuerst gebildeten Klümpchen anlagern. Ähnlich werden die Veränderungen zu deuten sein, die beim Eintrocknen von Viruslösungen entstehen. Dabei werden selbstverständlich keine chemischen, sondern physikalische Eigenschaften verändert. Man pflegt vielfach Viren als Parasiten zu bezeichnen, die sich auf Kosten des Wirtes in ihm vermehren. Andere Forscher glauben, Viren seien „bösartig" veränderte Zellelemente, sozusagen „Krebselemente" der Zellen. Es ist bis jetzt noch nicht gelungen, Viren auf toten Substraten zu vermehren. Ihre Vermehrung ist an lebende Zellen gebunden. Es fragt sich, ob es nicht etwas voreilig ist, davon zu sprechen, daß „die Viren sich im Wirt vermehren". In dieser Ausdrucksweise werden dem Virus Potenzen zugeschrieben, gewisse Aktivitäten, für die vorläufig keine Beweise vorhanden sind. Wird pflanzliches Gewebe mit einem affinen Virus infiziert, so findet in seinen Zellen eine Virusvermehrung statt. Es scheint aber, als wäre diese Virusvermehrung viel mehr eine Funktion der Wirtszelle als der eingebrachten Viruspartikeln. Sie unterliegt weitgehend denselben Regeln wie andere wichtige synthetische Prozesse der Pflanzenzelle. In jungen Pflanzen ist die Virusvermehrung stärker als in alten, wie auch ältere Pflanzen unempfindlicher als junge sind. In jungen Pflanzen findet eine starke Eiweißsynthese statt — über das Verhalten der Nucleinsäuren ist noch wenig bekannt, es ist aber anzunehmen, daß sie in jungen Pflanzen aktiver sind als in alten. Besonders empfindlich sind die Pflanzen, die noch viel Chloro-

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plasten a u f b a u e n müssen. Das Aucubamosaik-Virus z. B. stört nur die Chloroplastenbildung, schädigt aber nicht die fertigen Chloroplasten. Verfolgt m a n den Virustiter einer Pflanze über eine längere Zeit, so stellt m a n fest, daß der Virusgehalt ein Maximum erreicht und d a n n wieder abnimmt. Die Pflanze verhält sich also zu dem Virus wie zu einer eigenen Eiweißkomponente: I n der Jugend, wenn sie viel Eiweiß a u f b a u t , baut sie auch viel Virus auf. I m Alter ist die Eiweißsynthese schwach — es wird auch wenig Virus erzeugt. Dazwischen liegt ein Stadium, in dem eigene Eiweiße u n d auch Virus wieder abgebaut werden. Dazu können Stadien treten, in denen — im Zuge eines allgemeinen Eiweiß-Umund Aufbaues — auch wieder stärker Virus aufgebaut wird. Ein solches Stadium wird beim Blühbeginn durchlaufen. Die Infektion verursacht zunächst eine Aktivierung des synthetischen Apparates, wenn dieser — wie in jungen Pflanzenteilen — nicht schon sowieso besonders aktiv ist. Die Pflanze synthetisiert Virus, als ob sie zelleigene Stoffe a u f b a u t e . Da sie daneben auch noch eigenes Zelleiweiß u n d damit auch Nucleinsäuren erzeugt, u n d die Virussynthese oft große Ausmaße annimmt, wird der Bedarf a n Baumaterial f ü r diese Stoffe besonders groß. E r wird gedeckt, indem die Pflanze die Synthese eigenen Materials drosselt u n d ihren Stoffwechsel umstellt. Wahrscheinlich werden gewisse Zellbestandteile abgebaut und Stoffe — wie z. B. organische Säuren — aus dem Kohlenhydratstoffwechsel zum Aufbau von Virusmaterial verwendet. So ließen sich die Zunahme der löslichen Stickstoffverbindungen während der Virussynthese erklären und die Abnahme bestimmter Säuren. Die Zunahme der löslichen Stickstoffverbindungen scheint mit Zeiten abzuwechseln, in denen gewisse Virusbausteine k n a p p werden. Die Mobilisation u n d der Verbrauch a n diesen Stoffen verlaufen also nicht synchron. Das wird durch andere Beobachtungen unterstützt, nach denen der A u f b a u des Viruseiweißes u n d der Virusnucleinsäure getrennt ablaufen. Die Pflanze stellt zeitweise mehr Bausteine f ü r die Virussynthese bereit, als verbraucht werden können, während zu anderen Zeiten die Virussynthese so schnell abläuft, daß die Vorräte a n bestimmten Bausteinen erschöpft werden. Das deutet darauf hin, d a ß der Virusaufbau nicht ein kontinuierlich ablaufender Prozeß ist, sondern schubweise verläuft. Die Stickstoffreserven der Pflanze werden, besonders während solcher Schübe, so stark beansprucht, daß der Bedarf bestimmter Zellelemente nur ungenügend befriedigt werden kann. Daraus können d a n n Schäden entstehen, die sich als die bekannten Krankheitssymptome der Virosen äußern. Während m a n annehmen muß, daß das normale Eiweiß einem schnellen U m b a u unterliegt, scheint das f ü r Virusmaterial nicht zu gelten. Das Zelleiweiß erfüllt biologisch wichtige Funktionen, wird es nicht mehr benötigt oder zeigt es Abnutzungserscheinungen, so wird es wieder eingeschmolzen u n d sein Baumaterial zum Aufbau neuen, funktionstüchtigen Eiweißes benutzt, nicht aber Viruseiweiß. Zu seinem A u f b a u wird Zellmaterial verbraucht, das d a n n — wenn überhaupt — nur in geringer Menge u n d langsam wieder in den Zellstoffwechsel einbezogen werden kann. Man sollte meinen, daß m a n Virusschäden durch besonders gute Stickstoffdüngung wettmachen könnte. Man würde der Pflanze damit so reichlich 10

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Stickstoff bieten, daß sie die Verluste, die durch die Hortung von Stickstoffmaterial in der Virussubstanz entstehen, leicht tragen könnte. Dem scheint aber nicht so zu sein. Der pflanzliche Apparat für Eiweißsynthesen scheint eine begrenzte Kapazität zu haben. Erhält die Pflanze alle Nährstoffe in ausgewogenen Mengen, so kann sie diese Kapazität ohne Schaden ausnutzen. Ist Stickstoff knapp, so wendet sie nur wenig dieses geringen Vorrates für die Virussynthese auf. Hat sie reichlich Stickstoff, so wird unverhältnismäßig mehr für die Virussynthese abgezweigt. Dadurch werden auch weit mehr andere Produkte der Zelltätigkeit verbraucht, als die Zelle es sich leisten könnte: die Schäden werden größer. Zur Verarbeitung des Stickstoffes, den die Pflanze aufnimmt, für seine Umwandlung in Eiweiß- und Nucleinsäurebausteine, sind Produkte des Kohlenhydratstoffwechsels und Energie erforderlich. Eine verstärkte Synthese von Eiweißbausteinen und Virusmaterial belastet den Stoffwechsel der Pflanze also in mehrfacher Weise. Die Pflanze kann sparsamer wirtschaften, wenn sie weniger Stickstoff zu verarbeiten hat. Die Virussynthese läßt sich aber nicht nur über die Stickstoffdüngung beeinflussen. Auch die Behandlung infizierter Blätter mit Säuren, wie sie bei der Glykolyse und im Krebs-Zyklus entstehen, kann die Virusvermehrung fördern. Diese Förderung paßt sich dem allgemeinen Bild ein: Die Produkte der Photosynthese finden in der Zelle mannigfache Verwendung: als Energielieferanten und als Material für den Aufbau stickstoffhaltiger Substanz. Stellt man der Zelle auf die eine oder andere Weise mehr dieser Produkte zur Verfügung, so kann sie natürlich für die Reaktionen, die solche Stoffe verbrauchen, auch mehr Material liefern. Dagegen spricht auch nicht die Wirkung organischer Säuren auf die Ausbildung von Nekrosen auf Gartenbohnen durch Tabaknekrose-Virus. Besonders Zitronen- und Bernsteinsäure hemmten die Ausbildung von Nekrosen. Die Hemmwirkung konnte durch Besprühen mit Nitraten wieder aufgehoben werden. Es wurde angenommen, daß Metallionen für die Infektion wichtig sind •— ähnliche Beobachtungen hat man bei Phagen gemacht — und daß organische Säuren die Metalle als Chelate binden können. Die komplex gebundenen Ionen können ihre Aufgaben bei der Infektion nicht erfüllen. Die Säuren beeinflussen also die Infektion und die Virusvermehrung in ganz verschiedener Weise. Der Aufbau von Virusmaterial erfordert — genau wie die Synthese anderen Eiweißes und anderer Nucleinsäuren — Energie. Diese stammt aus der Photosynthese. Um sie zweckmäßig zu verteilen und zu verwenden, verfügt die Zelle über ein gut ausgestattetes System von Atmungsfermenten. Die Aktivität dieser Fermente hängt mit vom Bedarf an Energie ab. Die Steigerung des Bedarfes bei besonderen synthetischen Leistungen der Pflanze •— also auch bei der Virussynthese — steigert die Atmung und auch die Aktivität der sie steuernden Fermente. In der Zelle reichern sich im Laufe der Zeit gewisse Stoffe an, die entweder Endprodukte („Schlacken") sind, oder als Nebenprodukte von wichtigen Reaktionen anfallen. Es ist möglich, daß diese Stoffe normalerweise, also im ausgewogenen Stoffwechsel der Pflanze, nur in verhältnismäßig geringen Mengen

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a u f t r e t e n . Die Synthese von Virusmaterial bedeutet einen sehr spezialisierten Syntheseweg. E s werden so manche Stoffe, die im normalen Haushalt der Zelle noch verbraucht worden wären u n d nur wenig „Schlacke" ergeben h ä t t e n , in viel größerer Menge anfallen können. I n abgetrennten B l ä t t e r n setzt aus unbekannten Ursachen bald ein Eiweißabbau ein. Die Virussynthese in solchen B l ä t t e r n ist größer als in B l ä t t e r n a n der Pflanze. Vielleicht wird durch die Trennung des Blattes von der Pflanze nicht so sehr der Eiweißabbau angeregt, als vielmehr die Eiweißsynthese verhindert. Das betrifft aber nur die Synthese normalen Eiweißes — nicht von Virusmaterial. Durch den Abbau des Zelleiweißes werden Eiweißbausteine frei u n d die Virussynthese verläuft stärker, weil ihr mehr Material zur Verfügung steht. Unter normalen Bedingungen ist das Zelleiweiß einem steten Umbau ausgesetzt. Das Virusmaterial n i m m t a n diesem U m b a u teil, aber in viel geringerem Maße. Es gelingt in bestimmten Fällen, virusinfizierte Pflanzen durch Wärmebehandlung von Virussymptomen zu befreien. Aus solchen Pflanzen läßt sich kein infektiöser Preßsaft mehr gewinnen. Sie scheinen virusfrei zu sein. Bei erhöhten Temperaturen verlaufen chemische Vorgänge schneller. Es scheint, als ob der Virusabbau in der Pflanze durch Temperaturerhöhung stärker gefördert würde als der Virusaufbau. Dadurch n i m m t in der Pflanze die Virusmenge allmählich ab, bis sie schließlich virusfrei scheint. Natürlich sind auch andere Erklärungen möglich. So ist es nicht ausgeschlossen, daß nicht Virusabbau, sondern Virusinaktivierung erfolgt. Durch den gesteigerten Stoffwechsel als Folge der Temperaturerhöhung könnten mehr Hemmstoffe gebildet werden, als normaler Weise entstehen. Vielleicht wirken beide Erscheinungen zusammen. Eine Reihe von Stoffen h e m m t die Virussynthese, wenn m a n sie in das B l a t t einbringt. Besonders das 8-Azaguanin u n d das Benzimidazol u n d einige Derivate des letzteren sind durch ihre Eigenschaften als Antimetabolite bekannt geworden. N=C—OH HC=CH ¡ 1 I I H2N-C C - N. HC C — N . II II >N || || >CH N—C—NH X HO—C—NH/ 8-Azaguanin Benzimidazol Diese Stoffe werden a n Stelle der Purinkörper eingebaut. Die Virusteilchen, die diese „Austauschstoffe" enthalten, sind nicht mehr in der Lage, den A u f b a u neuen Virusmaterials zu veranlassen, die Virussynthese ist gestört. Ähnlich wirkt Thiouracil. N = C—OH I | S = C CH I !l HN—CH Thiouracil Wurden Nicotiana ia&acwm-Pflanzen, die wenig resistent gegen Lokalinfektion u n d hoch resistent gegen systemische Infektion waren, vor der Infektion mit 10*

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Thiouracil-Lösungen behandelt, so wurde ihre Resistenz erhöht, Thiouracil ü b t e also einen Schutz gegen die Folgen der Infektion aus. Dieser Schutzeffekt t r a t sogar d a n n noch ein, wenn die Behandlung nach der Infektion, aber vor dem Auftreten von Lokalläsionen erfolgte. Wurde die Behandlung erst danach durchgeführt, fand in den meisten Fällen eine „Heilung" s t a t t . Selbst nach der systemischen Infektion war die Therapie bei einigen Pflanzen noch erfolgreich. Werden junge Nicotiana glutinosa-Pflanzen vor der Impfung mit Luzernemosaik-Virus mit 8-Azaguanin-Lösungen besprüht, erfolgt keine systemische Infektion. Wenn die systemische Ausbreitung schon eingesetzt hat, bleibt die Behandlung wirkungslos. Ähnlich wird auf die Infektion von TMV und Gurkenmosaik-Virus in Gurken u n d Nicotiana glutinosa eingewirkt. Die Wirkung des Guaninanalogon hängt vom Alter der Pflanze und dem infizierenden Virus ab. Bei vielen Viren ist es wirkungslos. Auch diese Erscheinungen passen in das Bild, das wir weiter oben zu geben versuchten: Das neue Virusmaterial, das in der Pflanze aufgebaut wird, ist durch den Einbau der „Austauschstoffe" nicht mehr infektiös oder besser gesagt : E s k a n n in der Zelle nicht mehr die Neubildung von Virus veranlassen. Das eingebrachte infektiöse Material wird im Zuge des allgemeinen Stoff umbau es allmählich eliminiert. Die meisten Viren sind nicht samenübertragbar, obgleich einige, besonders solche, die Leguminosen befallen, mit Samen übertragen werden können. I m J a h r e 1940 wurde von einem Virushemmstoff in Tabaksamen berichtet. W ü r d e n diese Ergebnisse bestätigt, so wäre f ü r den T a b a k die fehlende Samenübertragbarkeit erklärt. Es steht aber dahin, ob diese Erklärung in allen Fällen gilt. F ü r dieses interessante Problem h a t m a n verschiedene Deutungen gegeben. So glaubte man, daß die anatomischen Verhältnisse in der Samenanlage die Infektion ausschließen oder daß die besonderen Bedingungen der Reduktionsteilung darüber entscheiden, ob das Virus übertragen wird oder nicht. Man h a t t e beobachtet, daß durch Samen übertragene Viren auch in Pollen infektiös bleiben. Diesen Deutungsversuchen k a n n m a n einen anderen gegenüberstellen: I n der Samenanlage werden andere Proteine aufgebaut als in den Blättern. Während in den letzteren Proteine vorliegen, die funktionelle, dynamische Aufgaben haben, sind die Proteine der Samen zunächst — wenn auch nicht ausschließlich — Reserveeiweiße. Sie werden aufgebaut, u m f ü r längere Zeit aus dem Stoffwechsel auszuscheiden. Beim A u f b a u des Samens wird funktionelles Eiweiß in statisches Reserveeiweiß umgewandelt. Vielleicht wird bei dieser Umwandlung das Virus ab-, aber nicht wieder aufgebaut. Bei den Pflanzen, die samenübertragbare Viren enthalten, ist d a n n entweder der U m b a u des Eiweißes nicht so gründlich — dafür spricht, daß immer nur ein kleiner Teil des Samens aus infizierten Pflanzen viröse Nachkommen ergibt — oder bestimmte Gewebebezirke erhalten sich ziemlich unverändert, ohne die Umwandlungen mitzumachen, die im allgemeinen mit der Ausbildung des Samens einhergehen. Auch die Wirkungen anderer Stoffe auf Virusvermehrung u n d Ausbildung der S y m p t o m e scheinen über den Wirt zu gehen u n d das Virus nur über diesen Umweg zu beeinflussen.

Chemische Eigenschaften der pflanzlichen Viren

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Wir fassen zusammen: I n der gesunden Pflanze erfaßt der Stoffwechsel fast alle Stoffe u n d baut sie dauernd auf u n d ab. Nicht einbezogen werden wahrscheinlich gewisse Schlackenstoffe u n d hochmolekulare Gerüstsubstanzen der Zellwand. J e nach dem Verhältnis der a u f b a u e n d e n zu den abbauenden Reaktionen wird ein Stoff vermehrt, bleibt seine Menge konstant oder nimmt ab. Die Stoffwechselreaktionen der einzelnen Stoffklassen sind eng miteinander verbunden. Der Stickstoffhaushalt z. B. hängt mit dem Kohlenhydratstoffwechsel eng zusammen, aus dem die Kohlenstoffgerüste der stickstoffhaltigen Verbindungen stammen. Andererseits k a n n aus den Stickstoffverbindungen Energie erzeugt werden, wenn der Kohlenhydratabbau aus irgendwelchen Gründen nicht genug liefern kann. Durch das Eindringen infektiösen Virusmaterials wird der Stoffwechsel der Zelle umgesteuert. Die Zelle erzeugt nunmehr außer den üblichen Syntheseprodukten Virusmaterial. Dabei wird der eigene Bedarf je nach der Krankheit, dem Alter des Organes u n d der Menge der eingebrachten Viren in noch unbekannter Weise vernachlässigt. Es sieht aus, als ob die Virussynthese neben der Stoffwechselumschaltung einen verschieden großen Sog auf das der Zelle verfügbare Baumaterial ausübt. Während aber die normalen Zellbestandteile einem dauernden Umbau unterliegen, wobei der Abbau größenordnungsmäßig dem A u f b a u gleich ist, seheint das Virusmaterial wesentlich langsamer abgebaut zu werden, als der A u f b a u erfolgt. Neben seiner spezifischen Wirkung auf die Zelle, ihren synthetischen A p p a r a t auf die Erzeugung von Viren umzustellen, unterscheidet sich das Virusmaterial dadurch von den normalen Zellinhaltsstoffen, daß es — einmal aufgebaut — k a u m noch abgebaut wird. Wir h a b e n versucht, die Beziehungen zwischen Virus u n d Wirt in ein einigermaßen vollständiges Bild einzuordnen. Viele Züge dieses Bildes sind hj'pothetisch u n d spekulativ. Die Hypothese ist der Ausgangspunkt f ü r jede experimentelle Arbeit. Ihre P r ü f u n g durch den Versuch wird entscheiden, wo sie irrt, ergänzungs- oder verbesserungsbedürftig ist.

Morphologie pflanzlicher Viren Von 0 . BODE

M e t h o d e n zur B e s t i m m u n g v o n Teilchengrößen, F o r m u n d Gestalt der Virusteilchen, E i n s c h l u ß k ö r p e r u n d ihr A u f b a u .

W ä h r e n d eine Identifizierung der Erreger von Viruskrankheiten durch das Lichtmikroskop infolge der zu geringen Auflösung nicht möglich war, konnte bereits in den klassischen Untersuchungen über das TMV (1892 u n d 1898) nachgewiesen werden, daß das infektiöse Agens Bakterienfilter zu passieren vermochte, daß also die Teilchen dieses Virus bedeutend kleiner als bekannte Bakterien sein m u ß t e n . Aus dem gleichen Grunde wurde auch die Eigenschaft der Filtrierbarkeit zur allgemeinen Definition von Viren verwendet. Als es später gelang, Filter aus Kollodium mit definierter, annähernd gleicher Porenweite herzustellen, ließ sich nachweisen, daß den einzelnen Viren verschiedene Teilchengrößen z u k a m e n u n d es wurde sogar möglich, die ungefähre Größe der Virusteilchen zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurde der Begriff Filtrationsendpunkt f ü r solche Porengrößen, die gerade die infektiösen Teilchen zurückhalten, festgelegt u n d aus ihm die Größe der Partikeln abgeleitet. Wie sich aus den verschiedenen Untersuchungen ergab, ist die Filtration jedoch von verschiedenen F a k t o r e n (Reinheit des P r ä p a r a t s , Temperatur, Größe u n d Form der Teilchen, Druck, elektrischer Ladung, p H -Wert der Lösung u n d Adsorption des Virus durch die Filter) abhängig. Da die Filterporen nicht gestreckte zylinderförmige Kanäle, sondern verzweigte Systeme darstellen, ergeben sich f ü r die Durchlässigkeit starke, durch die Teilchengestalt begründete Unterschiede. Eine verhältnismäßig genaue Bestimmung ist daher auf Viren mit sphärischen Partikeln begrenzt, während die f ü r gestreckte Teilchen bestimmten Werte stärkere Abweichungen von den später elektronenoptisch festgestellten Dimensionen aufweisen (vgl. Tabelle 14 mit Tabelle 15). Außerdem besteht f ü r manche Viren eine stärkere Adsorption a n den Filterwänden, so d a ß auch hierdurch ein größerer Fehler entstehen kann. Bei kleinen Porenweiten (10—100 m^) ergab sich ein Verhältnis von Grenzporenweite zu Teilchendurchmesser v o n 0,33, bei großen Porenweiten (500—1000 m^) stieg dieser Wert bis auf 1,0. Eine indirekte B e s t i m m u n g von Teilchengrößen ist weiterhin aus den Sedimentations- u n d Diffusionskonstanten möglich, die beide von der Größe abhängig sind, sobald das partielle spezifische Volumen b e k a n n t ist. Da jedoch die

Morphologie pflanzlicher Viren

151

T a b e l l e 14 Durch Ultrafiltration bestimmte Teilchengrößen verschiedener Viren Piltrationsendpunkt Tabakmosaik - Viru s Kartoffel-X-Virus Tomatenstrichel-Virus Tabaknekrose-Virus Tomaten-bushy stunt-Virus

53 150 86 60 40

Partikelgröße

mji „ „ „ „

18 — 27 mfx 75-112 „ 3 0 - 45 „ 2 0 - 30 „ 1 3 - 20 „

T a b e l l e 15 Teilchengröße verschiedener Viren A) Viren mit sphärischen Partikeln Tabakringflecken-Virus 20 mu Tabaknekrose-Virus 18,26 und 37 „' Tabak-Kräusel-Virus 39 „ Tomaten-bushy stunt-Virus 35 „ Tomatenringflecken-Virus 43 „ Gurkenmosaik-Virus 35 „ Kürbismosaik-Virus 37 „ Südliches Bohnenmosaik-Virus 26 „ Ackerbohnenmosaik-Virus 17 „ Luzernemosaik-Virus 16 „ Nelkenmosaik-Virus 31 „ Nelkenringflecken-Virus 19 „ Wasserrübenmosaik-Virus 1 7 --19 „ Wasserrübengelbmosaik-Virus 32 „ Dahlienmosaik-Virus 25 „ Kartoffel-Bukett-Virus 19 „ Wundtumor-Virus 80 „ Tomaten-Bronzeflecken-Virus ca. 85 ,, ca. 110 „ Kartoffelgelbzwerg-Virus (ellipsoid) B) Viren mit Stäbchen- und fadenförmigen Partikeln Tabak-Mauke-Virus Tabakmosaik-Virus Kartoffel-X-Virus ,, -Aucuba-Virus „ -S-Virus ,, -A-Virus „ -Y-Virus Gurkenmosaik-Virus 3 und 4 Rübenmosaik-Virus Rübenvergilbungs-Virus Rettichmosaik-Virus Brassica nigra-Yiras Salatmosaik-Virus Erbsen-Virus Bohnenmosaik-Virus 1 und 2 Weizenmosaik-Virus

70 u n d 180 300 520 585 650 738 756 280 730 1250 120 700 756 750 750 150

X X X X X X X X X X X X X X X X

20 m|j, 15 10 11 12 11 12 16 ca. 12 m¡x ca. 10 „ 25 mfx 12 22 10 — 14 mjx ca. 12 mji 20 mu

„

152

0.

BODE

Weizen-Strichelmosaik-Virus Gerste-Streifenmosaik-Virus Hafer-Rotblättrigkeit-Virus Zuckerrohrmosaik-Virus CYtHfei/a-Mosaik-Virus Cymbidium-Mosaik-Virus Blumenkchlmosaik-Virus Kohlschwarzringfleckigkeit-Virus Chrysanthemen-Virus B und C Freesienmosaik-Virus

670 120 150 620-670 1300 \390 { I1475 : [300 150-300 150-300 600 1000-2500

x 15 mu x 30 x 10 „ x 15 24 21 18 28 x 15 x 15 x 30 x 30

x x x x

, , , , . , , . ,

Sedimentation u n d Diffusion z. T. durch die K o n z e n t r a t i o n des P r ä p a r a t s , durch die H y d r a t a t i o n , Temperatur u n d andere F a k t o r e n beeinflußt werden, sind die Ergebnisse recht ungenau u n d haben n u r noch theoretischen u n d historischen Wert. Dennoch gelang nach diesen Methoden frühzeitig die Feststellung, daß das TMV Teilchen besitzt, die gestreckt sind u n d ein Längen-Breitenverhältnis von etwa 9 besitzen. Ein wesentlicher Fehler in diesen Bestimmungen liegt jedoch auch darin, d a ß stets nur ein Mittelwert aller Teilchen des P r ä p a r a t s gemessen wird, die Größe jedoch, wie heute bekannt ist, durch die Art der Präparation in ihrer Einheitlichkeit, zumindest bei gestreckter Gestalt, stark beeinflußt wird. Die Untersuchungen nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren h a t t e n ergeben, daß es unmöglich bleiben mußte, die Viruspartikeln im Lichtmikroskop zu erkennen, da dieses nach der Abbeschen Relation nur eine der halben Wellenlänge des verwendeten Lichtes entsprechende Auflösung gestattet. Durch Verwendung ultravioletter Strahlung a n Stelle des weißen Lichtes k o n n t e die Auflösung auf etwa 100 m/n erweitert werden u n d es gelang so, einige tierpathogene Viren zu photographieren u n d zu vermessen. F ü r pflanzenpathogene Viren versagte aber auch diese Methode genau so wie die Fluoreszenz- u n d Dunkelfeldmikroskopie. Gute Erfolge wurden demgegenüber durch die Verwendung von Röntgenstrahlen zur Größenbestimmung erzielt. So gelang es bereits 1938, die exakte Größe des TMV festzulegen. Ein großer Vorteil dieser Methode besteht darin, d a ß die Teilchen in der natürlichen H y d r a t a t i o n untersucht werden können, während sich eine Einschränkung dadurch ergibt, daß nur solche Viren untersucht werden können, die Kristalle bilden u n d Beugungsspektren erzeugen, aus denen sich die Lage und Größe der Bausteine bestimmen läßt. Größte Fortschritte in der Kenntnis von Größe, Gestalt u n d F o r m der Virusteilchen brachte aber erst die E i n f ü h r u n g des Elektronenmikroskopes (Abb. 69). Auf Grund der E r k e n n t nisse, daß den Elektronenstrahlen außer ihren korpuskularen Eigenschaften auch ein Wellencharakter zuzuordnen ist u n d damit Ähnlichkeit zum Licht besteht, wurde der Versuch u n t e r n o m m e n , die Elektronen als Strahlung zur Abbildung von Objekten zu verwenden. Dabei wurde die Eigenschaft der Elektronen ausgenutzt, daß ihre B a h n e n durch elektrische u n d magnetische Felder

Morphologie pflanzlicher Viren

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154

0.

BODE

beeinflußt werden können, so daß durch geeignete Anordnungen der Systeme den optischen Linsen ähnlich wirkende Gebilde konstruiert werden konnten. Wegen der geringen Wellenlänge der Elektronenstrahlen, die etwa 100 OOOmal kleiner ist als die des sichtbaren Lichtes, ließen sich theoretisch Vergrößerungen erreichen, die das Sichtbarmachen feinster S t r u k t u r e n erlauben würden. Praktisch ist es, begrenzt durch die technische Herstellung der Elektronenlinsen u n d die damit verbundene hohe sphärische Aberration, gelungen, mit der Erreichung einer Auflösungsgrenze von etwa 1—2 mij. diese u m 2 Zehnerpotenzen gegenüber dem Lichtmikroskop zu erweitern u n d zu Endvergrößerungen von 100000fach u n d mehr zu kommen. Wegen der geringen Apertur der Systeme wird durch die Elektronenstrahlen eine außerordentliche Tiefenschärfe erzielt, die etwa 1000 mal so groß ist wie beim Lichtmikroskop u n d das Arbeiten wesentlich erleichert. Da die Elektronenstrahlen bei der üblichen Beschleunigung von 50 k V natürlich nur eine geringe Durchdringung haben, die bei wenig über 100 mjj. liegt, ist es erforderlich, außerordentlich d ü n n e Folien Abb. 7 0 . Erste Virusaufnahme (TMV) nach K A U S C H E , als Objektträger zu verPFANKUCH u n d BUSKA (1939) wenden. Hierfür werden heute allgemein d ü n n e Filme, die durch Auftropfen eines Kollodiumtropfens bestimmter K o n z e n t r a t i o n auf eine Wasseroberfläche gewonnen werden, verwendet. Die Folien, deren Dicke f ü r die Untersuchungen bei etwa 10—20 m[j. liegt, werden, u m ein Zerreißen zu vermeiden, auf ein feinstes Drahtnetz gebracht u n d können d a n n mit dem Untersuchungsobjekt beschickt werden. Da die Dicke der meisten Viruspartikeln in der Größenordnung von etwa 10 bis 20 in(j.. also in den gleichen Dimensionen wie die Trägerfolie selbst liegt, ist die Erkennbarkeit der Teilchen u n d ihrer Umrisse (Abb. 70) außerordentlich erschwert. Eine wesentliche Verbesserung zur E r k e n n u n g solch dünner Objekte, h a t die E i n f ü h r u n g der Schrägbedampfung gebracht, die darin besteht, daß bestimmte Metalle oder Legierungen (Pd, U, P t , Pt-Ir) in hohem V a k u u m u n t e r einem flachen Winkel zu dem P r ä p a r a t v e r d a m p f t werden u n d dadurch eine Schattenwirkung (shadow-casting, Abb. 71) hervorrufen. Während normalerweise infolge der Foliendicke Teilchen von Größen unter 10 mij. nicht e r k a n n t werden können, ist durch die E i n f ü h r u n g der P r ä p a r a t -

Morphologie pflanzlicher Viren

155

b e d a m p f u n g eine Unterscheidung bis zu etwa 2 m[i Dicke möglich geworden. Ein weiterer Fortschritt dieser B e d a m p f u n g besteht darin, daß die Objekte n u n m e h r dreidimensional gesehen u n d aus der Länge des Schattens bei b e k a n n t e m Bedampfungswinkel sogar die H ö h e n d e r Objekte errechnet werden können, da sich die Moleküle bei der Verd a m p f u n g gradlinig ausbreiten u n d dadurch einfache geometrische Relationen bestehen. Allerdings besteht auch die Möglichkeit, daß die Bedampfungsschicht v o n ungefähr 5—6 A evtl. vorhandene feine Oberflächenstrukturenverdecken k a n n o d e r andererseits solche aber auch vorgetäuscht werden können. Auch ist es möglich, daß Fehler bei der Größenbestimmung dann auftreten, wenn die Teilchen Abb. 71. TMV mit Palladium b e d ä m p f t (Exsudat aus Tabak, Vergrößerung 50000) (Original BODE) von der B e d a m p f u n g nicht vertikal getroffen werden, so daß die Partikelenden unscharf erscheinen. Zwischen den Untersuchungen im Lichtmikroskop u n d denen der Elektronenmikroskopie bestehen jedoch grundlegende Unterschiede, die auch die Möglichkeiten der letzteren begrenzen. Während im Lichtmikroskop die Objekte in natürlicher Umgebung u n d u n t e r natürlichen Bedingungen beobachtet werden können, werden die Präpar a t e in dem hohen V a k u u m des Elektronenmikroskops vollkommen eingetrocknet, wodurch nicht unerhebliche Abb. 72. TMV (Zentrifugat, Vergrößerung 50000) Belastungen durch Ober( O r i g i n a l BODE)

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0.

BODE

flächenspannungen verursacht werden, die zu Strukturveränderungen f ü h r e n können. Außerdem k a n n auch die während des Trocknens steigende Salzkonzentration des Mediums zu S t r u k t u r v e r ä n d e r u n g e n führen. Weiterhin darf nicht vergessen werden, daß durch die Absorption von Elektronen im Objekt selbst große Energien frei werden, die dort Temperaturen von einigen 100° hervorrufen. F r ü h e r war es üblich, Preßsäfte aus infizierten Pflanzen nach der f ü r chemische Untersuchungen üblichen Art zu fällen u n d zu zentrifugieren. Durch diese außerordentlich rohe Behandlung k o m m t es jedoch bei stäbchenförmigen Viren einmal häufig zu Brüchen der Partikeln, d a n n aber auch wiederum zu Längsaggregationen (Abb. 72), die eine e x a k t e Bestimmung der Teilchenlänge unmöglich machen oder zumindest erschweren. Eine schonende P r ä p a r a t i o n ist nach der E x s u d a t m e t h o d e möglich. Diese besteht darin, daß Pflanzen oder Pflanzenteile unter Wasserdruck gesetzt u n d die aus angeschnittenen Teilen der Blattfläche austretenden Tröpfchen auf die Objektträger aufgenommen werden. I n

WO

2DÖ

JOÖ

iOÖ

50Ö

m

700

800Längeinmß

Abb. 73. Darstellung der Normallängen f ü r 6 Kartoffelviren und TMV 1 a und b — Rattle-Virus, 2 — TMV, 3 — X-Virus, 4 — Aucuba-Virus, 5 — S-Virus, 6 — A-Virus, 7 — Y-Virus (Original BODE)

letzter Zeit sind die Partikeln einer Reihe von Viren vermessen worden. Dabei h a t sich gezeigt (Tab. 15), d a ß die Teilchen der verschiedenen Viren meist stärker abweichende Dimensionen aufweisen, während Varianten eines Virus keine morphologischen Unterschiede erkennen lassen. Aus diesem Grunde k a n n in vielen Fällen das Elektronenmikroskop auch f ü r diagnostische Zwecke Verwendung finden. I n der Abb. 73 sind f ü r verschiedene Kartoffelviren u n d das TMV die aus elektronenoptischen A u f n a h m e n bestimmten Längen der Partikeln wiedergegeben, wobei der Mittelwert u n d der mittlere Fehler der Vermessungen dargestellt wurden. Die Verteilung der f ü r die verschiedenen Viren gewonnenen Werte l ä ß t die deutliche Abgrenzbarkeit u n d Bestimmungsmöglichkeit im elektronenmikroskopischen Bild erkennen, lediglich das Y- und das A-Virus lassen auf Grund der praktisch gleichen Dimensionen ihrer Partikeln eine Differenzierung nicht zu. Der Nachweis der verschiedenen morphologischen Gestalt d ü r f t e eine wertvolle Hilfe bei der Aufstellung der Virussystematik bieten. Soweit aus den bisherigen Untersuchungen b e k a n n t ist, lassen sich die Pflanzenviren zunächst in drei große Gruppen gliedern: 1. Viren mit sphärischen Partikeln (Abb. 74), 2. Viren mit starren, stäbchenförmigen (Abb. 71) u n d 3. solche mit fadenförmigen, flexiblen Teilchen (Abb. 75).

Morphologie pflanzlicher Viren

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Abb. 74. Wasscrriibengelbmosaik-Virus (Vergrößerung ca. 70000) ( n a c h MARKHAM u n d

SMITH)

1 W V

Abb. 75. Riibenvergilbungs-Virus (Vergrößerung 40000) (nach BRANDES)

.V

158

0 . BODE

Die beiden letzten Gruppen sind nicht scharf abzugrenzen. I m allgemeinen scheint der Grad der Flexibilität von der Länge u n d Dicke der Teilchen abzuh ä n g e n ; jedoch d ü r f t e n auch die Art der P r ä p a r a t i o n u n d die zur Untersuchung verwendete Wirtspflanze nicht ohne Einfluß sein. I n der ersten Gruppe bestehen Unterschiede darin, daß die von Zikaden übertragenen Viren (Abb. 76) wesentlich größere Durchmesser (75 bis 110 MFI) h a b e n als die der übrigen (ca. 20 bis 40 m[x) u n d offenbar teilweise Ellipsoide darstellen. Zur Vermeidung von Veränderungen der S t r u k t u r während des Trocknungsprozesses wird mit Erfolg die Gefriertrocknung angewendet. Dadurch erscheinen die sphärischen Partikeln nicht abgeplattet , sondern kugelförmig oder polyedrisch.

Abb. 76. Wundtumor-Virus (Vergrößerung ca. 55000) (nach BRAKKE, VATTER und BLACK)

W ä h r e n d die Trocknung auf die Gestalt u n d Größe der stäbchenförmigen Teilchen, die nur eine geringere H y d r a t a t i o n , offenbar als monomolekulare Oberflächenschicht aufweisen, keinen Einfluß ausübt, k ö n n e n bei der Größenbestimmung von sphärischen Partikeln infolge stärkerer H y d r a t a t i o n größere Fehler unterlaufen. So ergab sich der Durchmesser der Teilchen des Tomatenbushy stunt-Virus nach Normaltrocknung zu 26 m¡x, nach Gefriertrocknung jedoch zu 30 m[i. Dieser Unterschied d ü r f t e auf den bei diesem Virus vorhandenen hohen Wassergehalt zurückzuführen sein. Die Untersuchung dickerer Objekte, wie sie etwa auch Viruskristalle darstellen, erfordert einen wesentlich größeren Aufwand, d a die P r ä p a r a t e von den Elektronenstrahlen nicht mehr durchdrungen werden können. Es ist daher erforderlich, von den Objekten ein oberflächengetreues Bild entsprechend einer Matrize durch einen Abdruck mittels geeigneter Stoffe, etwa einer Kollodiumhaut, herzustellen u n d diese Folie nach einer B e d a m p f u n g zu untersuchen. Neuerdings k o n n t e durch Röntgenstruktiiruntersuchungen a m TMV nachgewiesen werden, daß der Proteinanteil schraubenförmig aufgebaut ist u n d d a ß

Morphologie pflanzlicher Viren

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die Nukleinsäure in i h m axial gelagert ist. Die Ganghöhe der Schraube beträgt 23 Ä, wobei auf 3 Windungen 3 n + 1 identische Proteinbausteine vom Molekulargewicht 29000 entfallen. Der Wert f ü r n d ü r f t e nach bisherigen Bestimmungen bei etwa 12 liegen. Der Radius der Partikeln in Suspension beträgt 84 Ä, in trocknen Parakristallen jedoch 75 Ä. I m Proteinzylinder selbst wurde verschieden hohe Dichte nachgewiesen. Die Ribonucleinsäure liegt nach diesen Messungen jedoch nicht streng axial. Auch bei den sphärischen Teilchen m u ß auf Grund der Untersuchungen eine zentrale Lage der Nucleinsäure angenommen werden. Elektronenoptisch k o n n t e n diese Ergebnisse f ü r das TMV dadurch bestätigt werden, daß es gelang, die Nucleinsäure als F ä d e n in solchen Teilen, die teilweise das Protein verloren hatten, zu photographieren (Abb. 68) u n d a n Proteinbruchstücken, die in der Aufsicht als Scheiben von 150 Ä Durchmesser u n d etwa 70 Ä Höhe aufgenommen waren, ein zentrales Loch, das dem Durchmesser der Ribonucleinsäure entspricht, nachzuweisen. Der früher angenommene sechseckige A u f b a u der Teilchen scheint sich nach den neueren Untersuchungen nicht zu bestätigen oder erst durch die P r ä p a r a t i o n hervorgerufen zu sein. Durch Entwicklung besonderer Fixierungs-, Einbettungs- u n d Schneideverfahren ist es gelungen, Abb. 77. Einschlußkörper in Haarzellen eines mit Dünnschnitte herzustellen, die im TMV infizierten Tabakblattes a) X-body, b) hexaElektronenmikroskop noch durch- gonaler Kristall (Vergrößerung ca. 300, Phasenkontrastaufnahmen) (Original BODE) strahlbar sind. Dadurch wurde es möglich, das Virus in situ im pflanzlichen Gewebe zu untersuchen. F ü r das TMV k o n n t e nachgewiesen werden, d a ß die Teilchen in hoher K o n z e n t r a t i o n in den Zellen oft einzeln, o f t aber auch als Längsaggregate vorkommen. W ä h r e n d manche Viren sich offenbar auf alle Gewebe ausbreiten (z. B. TMV), scheinen andere (z. B. Tabakringflecken-Virus) auf bestimmte Gewebe lokalisiert zu sein. Die Chloroplasten infizierter Zellen sind meist degeneriert, während die Zellkerne selten Veränderungen erkennen lassen. Auf Grund der mit Virusinfektionen fast regelmäßig verbundenen Chlorophyllschädigung war o f t angenommen worden, d a ß die Virusvermehrung in den Chloroplasten stattfindet. Die elektronenoptischen Untersuchungen an Dünnschnitten h a b e n bislang keine Hinweise hierfür geben können. U n t e r gewissen Bedingungen werden in den Zellen, besonders von TMV infizierten Pflanzen, größere, auch lichtmikroskopisch erkennbare Einschlüsse gebildet, von denen die eine Art bei unregelmäßiger Gestalt aus a m o r p h e m

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0.BODE

A b b . 78. U l t r a d ü n n e r S c h n i t t d u r c h Epidermiszelle eines T a b a k b l a t t e s mit k ö r p e r nach I n f e k t i o n d u r c h TMV (nach BRANDES)

Abb. 79. K r i s t a l l e des T a b a k n e k r o s e - V i r u s (nach BAWDEN)

Einschluß-

Morphologie pflanzlicher Viren

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Material (X-Körper) (Abb. 77), die andere aus kristallinen Platten in hexagonaler Form zu bestehen scheint. Die ersteren, die aus granulärer Substanz aufgebaut und vakuolisiert zu sein scheinen, besitzen einen Durchmesser von 5 bis 30 [J. und sind besonders leicht in Haar- und Epidermiszellen nachzuweisen. Während anfangs angenommen wurde, daß sich diese X-Körper aus cytoplasmatischen Bestandteilen als Reaktion der Zelle auf die Infektion zusammensetzen, konnte an Hand elektronenmikroskopischer Aufnahmen erwiesen werden, daß sie in hohem Grade von Virusteilchen in unregelmäßiger Lagerung erfüllt (Abb. 78) und offenbar von einer Membran umgeben sind. Demgegenüber sind die kristallinen Einschlüsse durch parallele Lagerung der Viruspartikeln aufgebaut, doppelbrechend und stellen offenbar Kristalle mit dreidimensionaler Regelmäßigkeit dar. Oft setzen sich viele der hexagonalen Kristalle zu einer mehr oder weniger formlosen Masse zusammen, an deren Oberfläche die Grenzen der hexagonalen Teilkristalle noch sichtbar sind. An isolierten Kristallen konnte gezeigt werden, daß sie zu 1 / 3 aus Virusprotein und 2 / 3 aus einer flüchtigen Substanz, vermutlich Wasser, bestehen. Die Kristalle können unabhängig von den X-Körpern gebildet werden, es wurde jedoch auch eine Umbildung letzterer in diese beobachtet. Auch in Reinpräparaten findet eine Kristallbildung statt. So bilden das Tomaten bushy stunt- und das Tabaknekrose-Virus echte dreidimensionale Kristalle in Form von Dodekaedern (Abb. 79), das südliche BohnenmosaikVirus rhombische Platten und Prismen, das Tabakringflecken-Virus kleine Würfel mit biaxialem Bau. Die genannten intrazellulären Einschlüsse wurden bei Infektionen durch verschiedene Virusarten und bei verschiedenen Wirtspflanzen beobachtet. Manche Viren (z. B. das Kartoffel-A-Virus) scheinen hingegen solche Einschlüsse nicht zu bilden. Jedoch treten bei bestimmten Virusinfektionen andersartige Einschlüsse (Spindeln, Nadeln) auf, die ebenfalls Proteinreaktion geben, über deren Zusammenhang mit dem Virus selbst aber bislang keine genaueren Kenntnisse bestehen.

11 Virologie

Serologie pflanzlicher Viren Von R . BERCKS Die Begriffe Antigen u n d Antikörper, Nachweismethoden, Herstellung v o n Seren, qualitativer Nachweis, Differenzierung v o n Virusstämmen, U n t e r s u c h u n g e n über den V i r u s a u f b a u , q u a n t i t a t i v e r Nachweis, Grenzen der Serologie.

Für die Serologie sind zwei Begriffe, Antigen und Antikörper, von grundlegender Bedeutung. Als Antigene bezeichnet man Stoffe, die parenteral, d. h. unter Umgehung des Magen-Darmkanals Menschen oder Tieren einverleibt, die Bildung von Antikörpern bewirken. Antikörper sind demnach Stoffe, die als Reaktion auf die Injektion von Antigenen gebildet werden. Antigen und Antikörper reagieren unter gewissen Bedingungen in vitro in sichtbarer Form spezifisch miteinander und lassen sich auf diesem Wege nachweisen. Die Frage, welche Stoffgruppenais Antigene wirken, ist bisher noch nicht völlig entschieden. Zunächst wurde angenommen, daß nur Eiweiß bzw. hochmolekulare Abbauprodukte von Eiweiß antigene Eigenschaften haben. Neuerdings muß aber mit der Möglichkeit gerechnet werden, daß bis zu einem gewissen Grade auch Polysaccharide und andere organische Verbindungen mit verhältnismäßig geringem Molekulargewicht eine Antikörperbildung bewirken können. Falls sich die entsprechenden Angaben als wirklich gesichert herausstellen sollten, wird das Eiweiß zumindest die Stoffgruppe bleiben, die bevorzugt antigene Eigenschaften besitzt. Diese beruhen auf der Größe der Moleküle und der damit verbundenen großen Zahl von aktiven Gruppen. Die aktiven oder determinanten Gruppen sind vor allem auch für die Spezifität der serologischen Reaktion von Bedeutung. Die Antikörper befinden sich im allgemeinen im Blut und lassen sich im Serum, das als Antiserum bezeichnet wird, nachweisen. Sie stellen Eiweißkörper vom Typ des Globulins dar. Bei Elektrophoreseversuchen werden sie im Kaninchenserum in der y-Globulinfraktion gefunden. Das Molekulargewicht entspricht in diesem Fall dem des normalen Globulins von etwa 160000. Bei anderen Tieren (z. B. Pferd, Rind, Schwein) beträgt das Molekulargewicht der Antikörper fast 1000 000. Sie entstehen nicht im Blut, sondern nach allgemeiner Ansicht in Zellen des reticulo-endothelialen Systems, die weitverbreitet im Körper vorkommen. Über die Art der Antikörperbildung ist nichts Sicheres bekannt. Keine in diesem Zusammenhang aufgestellte Hypothese wird allen experimentellen Erfahrungen gerecht.

Serologie pflanzlicher Viren

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Die Antigen-Antikörperbindung läßt sich mit verschiedenen Verfahren nachweisen. Die wichtigsten sind Praezipitation, Agglutination u n d Komplementbindung. U n t e r Praezipitation versteht m a n die u n t e r dem Einfluß der im Antiserum vorhandenen Antikörper erfolgende Ausfällung von molekular- oder kolloiddispers-gelösten Substanzen, u n t e r Agglutination die Zusammenballung u n d anschließende Sedimentierung von grobdispersen oder zelligen Antigenen (z. B. Bakterien). Die Komplementbindungsreaktion ist die empfindlichste, aber auch komplizierteste Methode, bei der der Ausfall einer R e a k t i o n durch eine zweite festgestellt wird. Insgesamt werden d a f ü r f ü n f K o m p o n e n t e n benötigt : 1. das zu prüfende Antigen, 2. das entsprechende (homologe) Antiserum, 3. Komplement, d. h. frisches Normalserum von Meerschweinchen, 4. Hammelblutkörperchen u n d 5. ein gegen diese Blutkörper gerichtetes Serum, das durch Erhitzen auf 56° C vorbehandelt u n d auch als haemolytischer Ambozeptor bezeichnet wird. F ü r die P r ü f u n g mischt m a n zunächst die ersten drei Komponenten. Als zweites werden H a m m e l b l u t k ö r p e r u n d entsprechendes Serum (haemolytisches System) u n d d a n n beide Systeme gemischt. I s t die erste Reaktion positiv verlaufen, so ist in ihr das K o m p l e m e n t gebunden worden u n d s t e h t f ü r das haemolytische System nicht mehr zur Verfügung. Bei einem negativen Verlauf der ersten R e a k t i o n ist das K o m p l e m e n t noch frei u n d k a n n f ü r die zweite R e a k t i o n ausgenutzt werden, d. h. es k o m m t zu einer Haemolyse der Hammelblutkörper. Über die Art der Antigen-Antikörperbindung bestehen im wesentlichen zwei Vorstellungen, die sich als Theorien der ein- u n d zweiphasigen Bindung unterscheiden lassen. Nach der Einphasentheorie beruhen Bindung u n d Niederschlagsbildung auf einer K e t t e von bimolekularen Reaktionen zwischen multivalentem Antigen u n d mindestens bivalentem Antikörper, die schließlich zu einem netzartigen Zusammenschließen der Komplexe f ü h r e n . Das Milieu soll dazu beitragen, elektrische Ladungen, die den Reaktionsablauf h e m m e n können, zu beseitigen. Die Zweiphasentheorie n i m m t als erste Phase eine Antigen-Antikörperbindung an, die aber noch keine Ausflockung bewirkt. Diese soll durch eine K o häsion der Komplexe zustande kommen, die durch eine unspezifische Reduzierung der elektrischen L a d u n g durch Elektrolyte verursacht wird. Beide Theorien berücksichtigen also die Tatsache, d a ß das Milieu die serologische R e a k t i o n beeinflußt. Diese Beeinflussung k a n n durch nicht spezifisch beteiligte Eiweiße u n d andere organische Verbindungen, durch die Salzkonzentration u n d den p H - W e r t erfolgen. Die Antigen-Antikörperreaktion ist ferner in starkem Maße von dem Verhältnis der beiden K o m p o n e n t e n abhängig. J e nach der Menge des einen oder anderen Teiles gehen verschiedene Mengen in die R e a k t i o n ein. Sind Antigen oder Antikörper in zu starkem Überschuß vorhanden, so wird die R e a k t i o n gehemmt (Zonenphänomen), es k o m m t d a n n zu keiner sichtbaren Verbindung. T r o t z d e m g e s t a t t e n serologische Reaktionen auch eine Aussage über die K o n z e n t r a t i o n der Antikörper u n d der Antigene. F ü r den ersten Fall stellt m a n n*

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eine Verdünnungsreihe des Antiserums her u n d gibt zu jeder Verdünnungsstufe eine k o n s t a n t e Menge Antigen. Die stärkste Serumverdünnung, bei der es noch zu einer Reaktion k o m m t , wird als Serumtiter bezeichnet. Umgekehrt erhält m a n mit k o n s t a n t e r Serummenge u n d steigenden Antigenverdünnungen den Antigentiter. Bei einem anderen Verfahren zur Konzentrationsbestimmung wird nicht der E n d p u n k t der R e a k t i o n berücksichtigt, sondern geprüft, bei welcher Antigenoder Antikörperverdünnung die R e a k t i o n a m f r ü h e s t e n eintritt. Die Verfahren geben natürlich nur relative Werte. Mit einem starken Antiserum (Serum mit h o h e m Titer), lassen sich im allgemeinen geringere Antigen-Mengen erfassen als mit einem schwächeren Serum. Dabei ist immer die Äquivalenzzone zu berücksichtigen, d. h. der Bereich, in dem weder Antikörper noch Antigen in zu großem Überschuß vorliegen. I n der H u m a n - u n d Veterinärmedizin werden Seren sowohl zu therapeutischen als auch diagnostischen Zwecken benutzt. Bei Pflanzen bzw. p h y t o p a t h o g e n e n Viren ist nur eine, allerdings vielfach anwendbare Diagnose möglich. Eine größere Zahl pflanzenpathogener Viren besitzt gute antigene Eigenschaften, die u. a. ohne Zweifel auf ihrer Eiweißnatur u n d Molekülgröße beruhen. F ü r die Herstellung eines Antiserums k a n n die Immunisierung eines Versuchstieres mit Saft viruskranker Pflanzen oder mit gereinigten Viruslösungen erfolgen. Am einfachsten ist die Verwendung des Pflanzensaftes, der auf verschiedene Weise, z. B. mit Hilfe von Mörsern, Pressen oder Homogenisatoren, gewonnen werden k a n n . J e nach der a n g e w a n d t e n Methode befinden sich mehr oder weniger große Mengen des Virus im Saft, während das übrige Virus im R ü c k s t a n d bleibt. Die größte Ausbeute wird im allgemeinen d u r c h Homogenisieren oder eine allerdings umständliche E n z y m b e h a n d l u n g des Materials erreicht. Beim Zerkleinern u n d Auspressen der Pflanzen k o m m t das Virus mit> d e n verschiedensten Zellinhaltsstoifen in Berührung, durch die es u. U. inaktiviert oder ausgefällt wird. So gelang z. B. die Herstellung eines Serums gegen das Dahlienmosaik erst, n a c h d e m die denaturierende W i r k u n g des in den Pflanzen v o r h a n d e n e n Tannins durch Zusatz v o n Nikotinsulfat aufgehoben worden war. Bei der Verwendung roher S ä f t e ist es r a t s a m , wenigstens eine grobe Klärung, etwa durch niedrigtouriges Zentrifugieren oder Filtrieren, durchzuführen. Die Immunisierung mit derartigen S ä f t e n h a t den Vorteil, daß eine zeitraubende Aufarbeitung des Virus vermieden wird. W e n n eine chemische Reinigung des Virus wegen seiner Empfindlichkeit nicht möglich ist, bleibt zudem keine andere Wahl, als mehr oder weniger rohe Säfte f ü r die Immunisier u n g zu benutzen. Sie reichen zwar in m a n c h e n Fällen zur Gewinnung genügend hochtitriger Seren aus, h a b e n aber auch bestimmte Nachteile. Saft einer virusk r a n k e n Pflanze e n t h ä l t nicht nur Virus-, sondern auch normales Pflanzeneiweiß u n d vielleicht noch andere antigen wirkende Stoffe, die eine entsprechende Antikörperbildung auslösen. Infolgedessen reagiert das Serum nicht nur mit Saft v o n kranken, sondern auch von gesunden Pflanzen. Eine einwandfreie Diagnose ist d a n n möglich, wenn dem Serum vor seiner Anwendung so viel S a f t von ges u n d e n Pflanzen zugesetzt wird, daß die Antikörper gegen normales Eiweiß aus-

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gefällt werden. Falls der Titer des Antiserums gegen Virus viel größer als gegen normales Pflanzeneiweiß ist, genügt es auch, das Serum so weit zu verdünnen, daß nur noch die Virusantikörper in genügender K o n z e n t r a t i o n vorliegen. Da Antikörper gegen normales Eiweiß n u r mit homologem oder v e r w a n d t e m Eiweiß reagieren, lassen sich Nebenreaktionen ganz oder wenigstens teilweise vermeiden, wenn als Antigenlieferanten f ü r die Serumherstellung Wirtspflanzen b e n u t z t werden, die nicht oder nur sehr e n t f e r n t mit den zu u n t e r s u c h e n d e n Pflanzen verwandt sind. Weitere Schwierigkeiten verursachen toxische Stoffe, die sich in den S ä f t e n mancher Pflanzen befinden. Sie k ö n n e n die Versuchstiere schädigen u n d dadurch die Antikörperbildung hemmen. Eine m a n g e l h a f t e Antikörperbildung k a n n ferner d a d u r c h bedingt sein, d a ß die Pflanzen bzw. ihre P r e ß s ä f t e verhältnismäßig geringe Virusmengen enthalten, die f ü r eine gute Antikörperbildung nicht ausreichen. Aus allen diesen Gründen ist im allgemeinen eine Immunisierung durch reine Virüslösungen, die möglicherweise gegenüber dem P r e ß s a f t auch eine Konzentrierung des Virus zulassen, vorzuziehen. Leider sind die physikalischen u n d chemischen Eigenschaften, die als Grundlage f ü r eine Reinigung dienen können, bei den meisten Viren nur sehr lückenhaft oder gar nicht bekannt, so d a ß vorläufig einer Immunisierung mit Hilfe von reinen Viruslösungen noch ziemlich enge Grenzen gesetzt sind. I m m e r h i n gelingt sie bei einer Reihe von Viren, z. B. beim TMV u n d Kartoffel-X-Virus ohne besondere Schwierigkeiten so gut, d a ß die Antiseren im Praezipitinversuch keine R e a k t i o n e n gegen normales Pflanzeneiweiß ergeben. Bei solchen Viren, die sich auch in den übertragenden I n s e k t e n vermehren, k ö n n e n die Vektoren als Virusquelle f ü r die Serumherstellung dienen. Auf diese Weise ist es gelungen, ein Serum gegen das W u n d t u m o r - V i r u s zu gewinnen. I m übrigen ist auch eine Kombinationsimmunisierung möglich; hierfür wird den Versuchstieren P r e ß s a f t v o n Pflanzen, die mehrere Viren enthalten, oder ein Gemisch von gereinigten Viruslösungen injiziert. Auf diesem Wege können polyvalente Seren erhalten werden, die auf mehrere Viren ansprechen. Eine derartige Kombinationsimmunisierung läßt sich z. B. ohne Schwierigkeiten mit dem TMV u n d dem Kartoffel-X-Virus d u r c h f ü h r e n . Allerdings wird das Verf a h r e n nicht immer den gewünschten Erfolg haben, weil die Viren in sehr unterschiedlichen K o n z e n t r a t i o n e n vorliegen k ö n n e n u n d eine gegenseitige K o n k u r renz der Antigene eintreten k a n n . Polyvalente Seren lassen sich auch durch Mischung von zwei oder mehr Seren herstellen, die durch Immunisierung mit jeweils einem Virus gewonnen worden sind. Die H a l t b a r k e i t der Seren ist unterschiedlich. Antikörper gegen stäbchenoder fadenförmige Viren scheinen besonders stabil zu sein u n d bewahren ihre Wirksamkeit z. T. über viele J a h r e , während Seren gegen kugelförmige Viren aus bisher u n b e k a n n t e n Gründen ihre Wirksamkeit schneller verlieren. Seren gegen stäbchenförmige Viren erreichen im D u r c h s c h n i t t höhere Titer als solche gegen kugelförmige, u n d es k ö n n t e sein, daß bei der H a l t b a r k e i t auch die höhere K o n z e n t r a t i o n der Antikörper eine bisher nicht genügend berücksichtigte Rolle

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spielt. Die A u f b e w a h r u n g der Seren m u ß bei niedriger T e m p e r a t u r u n t e r Zusatz eines Desinfektionsmittels erfolgen. Geeigneter ist Einfrieren oder die durch Gefriertrocknung mögliche Konservierung in Pulverform. I n einigen Fällen h a t sich auch gezeigt, daß a n Papier angetrocknetes Serum ohne Aktivitätsverlust mehrere J a h r e lang bei Zimmertemperatur u n t e r Ausschluß der Luftfeuchtigkeit im Exsikkator aufgehoben werden k a n n . W e n n es gelingt, ein brauchbares Serum gegen ein Virus herzustellen, so ist d a m i t eine schnelle, sichere u n d objektive Diagnose dieses Virus möglich, wie sie von keiner anderen Nachweismethode erreicht wird. I m Abschnitt S y m p t o m a t o logie ist auf die durch Wirtspflanze u n d Umwelt bedingte Variabilität der Viruss y m p t o m e hingewiesen worden, die u. a. auch zu einer völligen Maskierung, d. h. zu äußerlich gesund erscheinenden Pflanzen f ü h r e n k a n n . Die symptomatologische Diagnose wird ferner dadurch erschwert, d a ß verschiedene Virusarten auf einer Wirtspflanzenart die gleichen oder sehr ähnliche S y m p t o m e hervorrufen können, so d a ß f ü r eine Differentialdiagnose gegebenenfalls ein mehr oder weniger großes Sortiment verschiedenartiger Testpflanzen zur Verfügung stehen m u ß . Der serologische Nachweis ist von dem Symptombild unabhängig u n d erfaßt das Virus selbst, sofern es in genügender K o n z e n t r a t i o n vorliegt. D a der Nachweis a u c h von der Wirtspflanze unabhängig ist u n d viele Viren einen mehr oder weniger großen Wirtspflanzenkreis haben, k ö n n e n mit einem Antiserum die durch ein entsprechendes Virus bedingten E r k r a n k u n g e n verschiedener Pflanzen untersucht werden. Stellt m a n z. B. ein Serum gegen das Kartoffel-X-Virus her, das mit dem P r e ß s a f t einer Kartoffel oder einer anderen Pflanze reagiert, so ist d a m i t bei E i n h a l t u n g bestimmter Kontrollen bewiesen, daß die betreffende Pflanze das Kartoffel-X-Virus enthalten h a t . Die notwendigen Kontrollen bestehen darin, daß der zu untersuchende Saft mit Normalserum, d. h. mit d e m Serum eines nicht behandelten Tieres, u n d das Antiserum mit d e m P r e ß s a f t einer gesunden Pflanze geprüft wird. I n beiden Fällen dürfen keine R e a k t i o n e n a u f t r e t e n . Eine derartige P r ü f u n g k a n n innerhalb kurzer Zeit, in manchen Fällen in wenigen Minuten, d u r c h g e f ü h r t werden. Bis zum J a h r e 1950 waren etwa 15 Seren gegen verschiedene pflanzenpathogene Viren gewonnen worden. Inzwischen ist ihre Zahl auf mehr als 30 gestiegen, u n d es unterliegt keinem Zweifel, daß sie noch weiter zunehmen wird. I m folgenden werden eine Reihe von Antiseren, die im R a h m e n dieses Buches interessieren, aufgeführt. Seren gegen: 1. Kartoffelviren a) Kartoffel-X-Virus b) Kartoffel-Y-Virus c) Kartoffel-S -Virus d) Kartoffel-A-Virus e) Kartoffel-Aucuba-Virus f) Bukett- und Pseudo-Aucuba-Virus der Kartoffel (verwandt mit Tabakringfleckenvirus)

2. a) b) c) d)

Tabakviren Tabakmosaikvirus Tabaknekrosevirus Tabakringfleckenvirus Virus der Streifen- und Kräuselkrankheit (Mauke, Stengelbunt) e) Stolburvirus (auf Tomate und Kartoffel) 3. Rübenvergilbungsvirus 4. Luzernemosaikvirus

Serologie pflanzlicher Viren 5. 6. 7. 8.

Bohnenmosaikvirus 1 Bohnenmosaikvirus 2 Dahlienmosaikvirus Nelkenmosaikvirus (Komplex Nelkenscheckung und Nelkenringfleckigkeit) 9. Narzissenmosaikvirus (serologisch unterschieden wird das „grijs"-Virus vom milderen Mosaikvirus)

10. 11. 12. 13. 14. 15.

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Freesienmosaikvirus Zwiebelgelbstreifigkeitsvirus Virus der Buntstreifigkeit der Tulpe Irismosaikvirus Tomatenaspermievirus Chrysanthemenmosaikvirus

Die Serologie ist nicht nur f ü r Einzel-, sondern vor allen Dingen auch f ü r Massenuntersuchungen geeignet. K r a n k e Pflanzen, insbesondere solche, die durch insektenübertragbare Viren befallen sind, stellen f ü r ihre Umwelt eine Infektionsquelle dar. W e n n der wirtschaftliche Wert der Pflanzen durch die Erk r a n k u n g gemindert wird, ist eine frühzeitige E n t f e r n u n g der Infektionsquellen wichtig. Das gilt besonders in der Pflanzenzüchtung f ü r die Erhaltungszucht von vegetativ v e r m e h r t e m Pflanzgut. I n d e r Kartoffelzüchtung h a t sich aus diesem Grunde in einigen europäischenLändern die serologische Untersuchung auf Kartoffel-X-Virus in großem Umfange durchgesetzt. Sie beansprucht Interesse, weil das X-Virus bei vielen Kartoffelsorten nur vorübergehend oder ü b e r h a u p t keine S y m p t o m e ausbildet. Obgleich das Virus in E u r o p a nicht durch Insekten, sondern mechanisch übertragen wird, ist die Infektionsmöglichkeit im Feldbestand doch sehr groß. Wenige Infektionsquellen innerhalb einer Parzelle k ö n n e n bereits in einigen J a h r e n zur vollständigen Verseuchung des Nachbaues f ü h r e n . Da die Herstellung guter Anti-X-Seren keine Schwierigkeiten bereitet u n d die Viruskonzentration in der Kartoffelpflanze verhältnismäßig hoch ist, gelingen der Nachweis u n d damit eine Selektion mit großer Sicherheit. Die P r ü f u n g ist bei Feldpflanzen schon bald nach dem Auflaufen durch Untersuchung des B l a t t saftes möglich, so d a ß k r a n k e Pflanzen vor dem Schließen des Bestandes entfernt werden können. Infolge der verschiedenen Feldbearbeitungen k a n n eine I n f e k t i o n aber schon vor dem u n m i t t e l b a r e n K o n t a k t der Pflanzen erfolgen. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßiger, die Selektion vor dem Auspflanzen durchzuführen. Dies k a n n durch die P r ü f u n g von Augenstecklingspflanzen im Winter geschehen. F ü r Massenuntersuchungen noch geeigneter ist der X-Virusnachweis a n Kartoffeldunkelkeimen während der Wintermonate. Dazu müssen die Knollen gegebenenfalls mit Hilfe von Stimulationsmitteln bei 20°C angekeimt werden. Von einer Untersuchungsstelle können an einem Tag mehrere H u n d e r t , ja sogar Tausende von P r o b e n geprüft werden. Durch derartige ständige Kontrollen sind schon viele Kartoffelsorten völlig von X-Virus befreit worden. Die Genauigkeit dieser serologischen Untersuchungen ist von der angewandten Methode abhängig. W e n n es nur darauf a n k o m m t , einen groben Überblick über den Gesundheitszustand eines Kartoffelfeldes hinsichtlich des X-Virus zu gewinnen, k ö n n e n zeitsparende Feldmethoden angewandt werden, die allerdings, darauf m u ß mit Nachdruck hingewiesen werden, f ü r eine einwandfreie Selektion nicht ausreichen. Ähnliche P r ü f u n g e n wie beim Kartoffel-X-Virus werden f ü r das auf anderem Wege noch schwerer oder gar nicht diagnostizierbare Kartoffel-S-Virus durch-

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geführt. Dieses Virus v e r m e h r t sich verhältnismäßig langsam u n d erreicht a u c h nicht sehr hohe Konzentrationen, so d a ß der Nachweis nicht ganz so einfach ist. Trotzdem war es bereits möglich, eine große Zahl von Kartoffelsorten auch v o n diesem Virus zu befreien. I n beschränkterem U m f a n g e k a n n ebenfalls ein Antiserum gegen das KartoffelY-Virus in der Kartoffelzüchtung eingesetzt werden. Der Nachweis gelingt i m allgemeinen bei solchen Kartoffelpflanzen, die auf eine Y-Infektion mit Strichel oder sonstigen nekrotischen S y m p t o m e n reagieren, nicht. Dagegen ist er in solchen Fällen, in denen Mosaiksymptome a u f t r e t e n oder das Virus latent bleibt, mit großer Sicherheit möglich. Der serologische Virusnachweis k a n n auch bei anderen Kulturpflanzen v o n großer wirtschaftlicher B e d e u t u n g verwendet werden. Das Virus der R ü b e n vergilbung vermag in J a h r e n , in denen es zu schweren Infektionen k o m m t , den E r t r a g von Zuckerrüben stark herabzusetzen. I n den meisten Fällen ist das Symptombild auf der R ü b e eindeutig, es t r e t e n aber auch Zweifelsfälle auf, bei denen die serologische P r ü f u n g gute Dienste zu leisten vermag. Wie weit mit ihrer Hilfe Frühdiagnosen gestellt oder Spätinfektionen e r k a n n t werden können, steht zur Zeit noch nicht fest. Die Diagnose von symptomlosen Spätinfektionen k ö n n t e f ü r den Samenrübenbau wichtig werden. Die Serologie bietet nicht n u r gute Möglichkeiten f ü r die Gesunderhaltung eines Bestandes, bzw. f ü r die Erhaltungszucht, sie k a n n ebenso f ü r die Neuzücht u n g immuner oder resistenter Sorten eingesetzt werden. Das gilt sowohl f ü r die Auswahl der K r e u z u n g s p a r t n e r als auch f ü r die P r ü f u n g der Nachkommenschaften. An dem Beispiel des Kartoffel-S-Virus läßt sich zeigen, daß die Serologie zur E n t d e c k u n g neuer Viren f ü h r e n k a n n . Vor wenigen J a h r e n wurde in Holland versucht, durch Verwendung v o n S ä f t e n einer Kartoffelsorte, die als A-virusverseucht b e k a n n t ist, ein brauchbares Serum gegen dieses Virus herzustellen. Das gewonnene Serum reagierte überraschenderweise nicht nur mit dem Saft der betreffenden Kartoffelsorte, sondern auch mit solchen, die sicher kein A-Virus enthielten. Es m u ß t e also ein u n b e k a n n t e s Virus v o r h a n d e n sein, wie auch elektronenmikroskopische P r ü f u n g e n bestätigten. Das Virus war derBeobachtung entgangen, weil es auf Kartoff elpflanzenkeine oder nur sehr schwer erkenn- u n d d e u t b a r e Symp t o m e h e r v o r r u f t u n d die üblichen Testpflanzen in den meisten Fällen versagen. D a s gleiche oder zumindest ein nahe verwandtes Virus wurde kürzlich in E n g l a n d in Nelken gefunden. Bei den Untersuchungen k o n n t e n zunächst drei verschiedene Nelkenviren festgestellt werden. Eines v o n diesen, das Adernscheckungs-Virus, rief auf einigen Pflanzen etwas stärkere S y m p t o m e hervor als auf anderen. E i n Antiserum, das mit Saft von Pflanzen mit ungewöhnlich starken S y m p t o m e n der Adernscheckung hergestellt worden war, brachte den endgültigen Beweis, d a ß derartige Pflanzen noch ein zweites Virus enthielten, das allein keine S y m p t o m e verursacht. E i n anderes Beispiel d a f ü r , daß die Serologie bei der Analyse komplexer Virosen zur Auffindung neuer Viren f ü h r e n kann, ist die Tabak-NekrosisK r a n k h e i t . Lange Zeit wurde f ü r diese K r a n k h e i t ein einziges Virus verantwort-

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lieh gemacht. Später stellte sich heraus, daß Tabak-Nekrosis durch drei serologisch verschiedene Viren hervorgerufen wird. I n der N a t u r sind oft Pflanzen gleichzeitig von mehreren b e k a n n t e n Viren befallen. Dabei t r e t e n Krankheitsbilder auf, die von denen der einzelnen Viren mehr oder weniger stark abweichen, bzw. zu ganz neuartigen Erscheinungen f ü h r e n . Falls a n derartigen Mischinfektionen nur serologisch nachweisbare Viren, wie z. B. bei einer K o m b i n a t i o n von TMV u n d Kartoffel-X-Virus auf Tomate, beteiligt sind, ist die Analyse schnell u n d sicher d u r c h f ü h r b a r . Aber auch dann, wenn außer den serologisch erfaßbaren Viren noch andere vorliegen, die n u r mit Hilfe v o n Testpflanzen e r f a ß t werden können, vermag die Serologie wertvolle Dienste zu leisten. N e h m e n wir z. B. an, d a ß ein Gemisch von drei Viren vorliegt u n d d a ß gegen zwei dieser Viren Seren v o r h a n d e n sind, so lassen sich aus einem Pflanzensaft durch Zusatz der beiden Antiseren die entsprechenden Viren neutralisieren, so daß sie nicht mehr infektiös sind. Mit Hilfe der Testpflanzen k a n n d a n n das d r i t t e Virus nachgewiesen werden. Auf diese Weise gelingt es auch, Viren aus einem Gemisch zu isolieren. Sollen z. B. TMV u n d Kartoffel-X-Virus voneinander getrennt werden, so k a n n m a n dem Pflanzensaft Antiserum gegen eines der beiden Viren bis zur völligen Bindung des entsprechenden Virus zufügen u n d den e n t s t a n d e n e n Niederschlag entfernen. Bei derartigen Versuchen ist aber zu beachten, d a ß bis zu einem gewissen Grade auch heterologe u n d Normalseren eine unspezifische neutralisierende W i r k u n g ausüben. Bei frischen Seren ist diese unspezifische Bindung u. U. größer als die spezifische bei alten homologen Seren, u n d auch im Vergleich mit frischem homologem Serum ist sie so groß, daß die spezifische W i r k u n g n u r schwach zu erkennen ist. Die unspezifische W i r k u n g der Seren n i m m t aber während der Alterung schnell ab, sofern sie nicht im gefrorenen Z u s t a n d a u f b e w a h r t werden. Der Erfolg einer Neutralisation wird im I n f e k t i o n s t e s t geprüft, u n d es ist zunächst angenommen worden, d a ß das Normalserum nicht auf das Virus, sondern auf die Wirtspflanze wirkt. Nach späteren U n t e r s u c h u n g e n bestehen aber zwischen der spezifischen u n d unspezifischen Wirkung keine qualitativen, sondern nur q u a n t i t a t i v e Unterschiede, d. h. d a ß es sich in jedem Fall u m Verbindungen des Virus mit Bestandteilen des Serums handelt. Die bisherigen Beispiele b e f a ß t e n sich mit der Diagnose einer oder mehrerer Virusarten. Auf serologischem Wege läßt sich auch bis zu einem gewissen Grade eine Differenzierung verschiedener S t ä m m e eines Virus d u r c h f ü h r e n . Es ist also möglich, V e r w a n d t s c h a f t e n aufzudecken u n d Beiträge zur Klassifizierung bestimmter Viren zu liefern. Die Grundlage d a f ü r bietet die eingangs erwähnte Tatsache, d a ß ein Antigen mehrere serologisch wirksame, d. h. determinante Gruppen aufweisen kann. F ü r die Viren trifft das ohne Zweifel stets zu. Als Folge d a v o n enthalten die bei der Immunisierung entstehenden Antikörper ebenfalls mehrere d e t e r m i n a n t e Gruppen, die jeweils m i t den entsprechenden Antigengruppen reagieren. Folgendes Schema mag zur E r k l ä r u n g dienen. S t a m m 1 eines Virus möge die antigenen Gruppen a b c d aufweisen, die zur Bildung der Antikörper A B C D führen. S t a m m 2 enthalte die Gruppen a b e f, die die Bildung

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der Antikörper A B E F auslösen. Die Folge davon ist, daß die Stämme mit ihren homologen Seren vollständig reagieren, weil für jede antigene Gruppe entsprechende Antikörper vorhanden sind. Aus dem Schema geht weiter hervor, daß beide Stämme bzw. Seren von den vier angenommenen determinanten Gruppen zwei gemeinsam haben. Infolgedessen reagieren beide Stämme auch mit den heterologen Seren. Damit erklärt sich die generell für eine Diagnose wichtige Tatsache, daß ein gegen einen beliebigen Stamm eines Virus hergestelltes Serum mit jedem anderen Stamm desselben Virus reagiert. Andererseits erlauben die unterschiedlichen Gruppen auch eine Differenzierung innerhalb einer Virusart. Sie kann in der Weise erfolgen, daß ein gegen den Stamm 1 hergestelltes Serum (A B C D) so weit mit Stamm 2 (a b e f ) abgesättigt wird, daß es mit ihm nicht mehr reagiert. Dabei verbinden sich A B mit a b, während die Antikörper CD nicht gebunden werden. Diese können infolgedessen bei einem nachfolgenden Zusatz des Stammes 1 noch mit dessen Gruppen c d reagieren. In dem vorliegenden Fall würde es sich erübrigen, den analogen Versuch mit dem zweiten Serum durchzuführen, da das Ergebnis eindeutig ist. Trotzdem ist es im allgemeinen ratsam, auch die Reaktion des zweiten Serums zu prüfen. Die Verhältnisse können nämlich auch anders liegen, als in dem Schema angenommen wurde. Hat z. B. der Virusstam 1 nur die beiden antigenen Gruppen a b, so werden die Antikörper AB gebildet, während ein zweiter Stamm mit den determinanten Gruppen a b c die Bildung der Antikörper A B C bewirkt. Wird nun in der eben dargestellten Weise vorgegangen und zu dem Serum gegen den ersten Stamm mit den Antikörpern A B eine genügende Menge des zweiten Stammes (a b c) gegeben, so werden A B völlig abgesättigt. Infolgedessen tritt keine weitere Reaktion mit dem homologen Stamm ein. Wird aber umgekehrt verfahren und zu dem zweiten Serum (A B C) der erste Virusstamm mit den determinanten Gruppen a b zugesetzt, so bleibt der Antikörper C frei. Er kann also noch mit c des zweitenVirusstammes reagieren. Wäre nur die erste Reaktion ausgeführt worden, so hätte das zu dem irrtümlichen Schluß geführt, daß die beiden untersuchten Stämme in ihrem serologischen Verhalten identisch wären. Bei derartigen Differenzierungsversuchen ist zu berücksichtigen, daß nach allgemeiner Erfahrung starke Seren, d. h. Seren mit hohem Antikörpergehalt, dazu neigen, heterologe Reaktionen zu geben, die eine einwandfreie Differenzierung erschweren, während schwächere Seren vorhandene Unterschiede deutlich zeigen. Dies trifft sicher auch für Seren gegen pflanzenpathogene Viren zu. Nach Versuchen, die mit einem schwachen und einem starken Serum gegen das TMV angestellt worden sind, ist anzunehmen, daß sich solche Seren nicht nur quantitativ, sondern auch qualitativ unterscheiden. Trotz dieser Einschränkung ist es bisher schon bei einigen Viren gelungen, verschiedene antigene Gruppen aufzufinden. Bereits vor 20 Jahren wurden in USA 3 Gruppen des Kartoffel-X-Virus unterschieden und zwar: mottle strain mit den antigenen Gruppen a, b, c, masked mottle strain mit den antigenen Gruppen a, b, d, ringspot strain mit den antigenen Gruppen a, d, e.

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Die Bezeichnung dieser S t ä m m e ist seinerzeit nach ihren S y m p t o m e n gewählt "worden, u n d es k ö n n t e der Eindruck entstehen, daß Symptombild u n d serologische Unterscheidungsmöglichkeit parallel gehen. Eingehende in Deutschland durchgeführte Untersuchungen zeigten aber, d a ß die hier vorkommenden S t ä m m e des Kartoffel-X-Virus unabhängig von ihren S y m p t o m e n in zwei Gruppen eingeteilt werden können u n d die Unterscheidung von mottle- u n d ringspot-Stämmen kein richtiges Bild gibt. Es stellte sich heraus, daß zu einer Gruppe sowohl mottle- wie auch ringspot-Stämme gehören können. Die serologische P r ü f u n g von Vertretern beider Gruppen bestätigte dies. I m J a h r e 1936 ist in E n g l a n d ein Virus isoliert u n d von dem Kartoffel-X-Virus, mit dem es gemeinsam in der Kartoffelsorte ,,Up-to-Date" vorkam, unterschieden worden. E s erhielt die Bezeichnung Kartoffel-B-Virus. Später wurde aus der Sorte „ D u k e of Y o r k " ein Virus gewonnen, das als identisch mit dem B-Virus angesehen wurde. I m Laufe weiterer Untersuchungen wurde d a n n gefunden, daß dieses Virus n u r ein verhältnismäßig stark abweichender S t a m m des X-Virus ist. E r reagiert mit Seren gegen andere S t ä m m e des X-Virus, läßt sich aber auch serologisch differenzieren u n d steht vielleicht in näherer Beziehung zu den in Deutschland als X E Gruppe bezeichneten S t ä m m e n . Bei einer in England durchgeführten P r ü f u n g v o n zehn X-Virusstämmen wurde nochmals deutlich, daß keine Beziehung zwischen S y m p t o m t y p u n d Verwandtschaft besteht. E s k o n n t e n mit Hilfe der Absättigungsmethode vier Gruppen mit folgenden Antigenformeln festgestellt werden: 1. G, a, b, 2. G, a, b, h, 3. G, b, c, e, 4. G, c, g. Die einzelnen B u c h s t a b e n d ü r f e n übrigens nicht zu der Ansicht verleiten, d a ß jeder ein einzelnes Antigen d a r s t e l l t ; ohne Zweifel repräsentieren sie mehrere antigene F r a k t i o n e n , die bei einer verbesserten Methode vielleicht noch weiter unterteilt werden können. Ähnliche Untersuchungen sind mit d e m TMV angestellt worden. Von den gewöhnlichen S t ä m m e n k o n n t e n bisher unterschieden werden 1. Aucuba mosaic virus, 2. E n a t i o n mosaic virus u n d 3. Rib grass-Stamm. Ein Hinweis auf spezifische antigene Gruppen ist auch d a n n gegeben, wenn Antiseren mit ihren homologen Virusstämmen höhere Titer geben als mit heterologen. Derartige P r ü f u n g e n erlauben noch gewisse Differenzierungen, wenn die Absättigungsmethode versagt. So ließen sich der C - S t a m m u n d der auf T a b a k nekrotische Reaktionen hervorrufende veinal-necrosis-Stamm des Kartoffel-YVirus bisher durch Absättigungsversuche nicht unterscheiden, wohl aber wurden bei homologem Antiserum u n d Antigen höhere Titer als bei heterologen Reaktionen festgestellt. Die im Vorstehenden beschriebenen Ergebnisse wurden nach der PraezipitinMethode erhalten. Untersuchungen a n verschiedenen S t ä m m e n des TMV zeigen, d a ß sie auch mit Hilfe der Komplement-Bindungs-Reaktion gewonnen werden können. Der Ausfall der serologischen Reaktionen wird im allgemeinen zwar nicht als das einzige, wohl aber als ein sehr wichtiges u n d in Zweifelsfällen oft als das entscheidende Kriterium f ü r die Zugehörigkeit von S t ä m m e n zu einer Art bzw. Differenzierung von Viren angesehen. Diese Ansicht entspricht den bisherigen

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Erfahrungen bis auf zwei ungeklärte Fälle, von denen einer das Verhältnis von Gurkenvirus 3 und 4 zum TMV betrifft. Die beiden Gurkenviren reagieren mit Antiserum gegen TMV, allerdings tritt die Reaktion erst bei einer ziemlich hohen Verdünnung des Antigens ein. Umgekehrt reagiert TMV mit Antiserum gegen die Gurkenviren, und zwar ebenfalls nur bei einer höheren Verdünnung des Virus. Aus diesem Verhalten ist geschlossen worden, daß die Gurkenviren 3 und 4 Stämme des TMV darstellen, obgleich sie sich von den übrigen Stämmen des TMV in vielen Eigenschaften unterscheiden. Bei einem kritischen Vergleich der verschiedenen Eigenschaften ist nun in neuester Zeit die allerdings nicht unwidersprochen gebliebene Meinung vertreten worden, daß trotz des serologischen Verhaltens die Viren als selbständige Arten anzusehen sind. Falls diese Annahme zu Recht besteht, kann eine sichere Erklärung für den positiven Ausfall der serologischen Reaktion zur Zeit nicht gegeben werden. Ohne Zweifel sind einige, die serologische Reaktion bestimmende antigene Gruppen bei den verschiedenen Viren gleich. Ob diese Übereinstimmung und die beobachtete Prämunität ausreichen, um doch eine Verwandtschaft festzustellen, wird die Zukunft zeigen müssen. Der zweite Fall betrifft die Bohnenviren 1 und 2, und zwar reagieren hier Antiseren und Viren wechselseitig miteinander. Da die beiden Viren auch in einigen anderen Eigenschaften übereinstimmen, dürfte das serologische Verhalten tatsächlich der Ausdruck einer näheren Verwandtschaft sein, falls man nicht bei einer weiteren Analyse in Zukunft sogar zu der Überzeugung kommt, daß die beiden Viren nur Stämme einer Art sind, wie auch von einzelnen Autoren angenommen wird. Diese noch ungeklärten Fälle können die auf vielfache Untersuchungen gestützte Ansicht nicht erschüttern, daß Antiseren gegen pflanzenpathogene Viren artspezifische Reaktionen geben. Abgesehen davon, daß eindeutige Artabgrenzungen für viele Viren zur Zeit noch unmöglich sind, bleibt unseres Erachtens die Frage offen, ob in Zukunft nicht doch verwandtschaftliche Beziehungen zwischen eindeutig definierbaren Arten gefunden werden. Wenn man von der Voraussetzung ausgeht, daß nicht jede Virusart auf eine völlig selbständige Weise entstanden, sondern jeweils bei einer größeren Zahl ein gemeinsamer Ursprung vorhanden ist, muß grundsätzlich mit der Möglichkeit gerechnet werden, daß verschiedenartige Viren eine gewisse Zahl von gleichen antigenen Gruppen haben. Es wäre z. B. denkbar, daß ein Serum gegen ein Virus A auch mit einem Virus B reagiert und das Serum gegen B mit dem Virus C, während das Antiserum gegen A keine Reaktion mit C ergibt. Wenn sich bisherige Versuche bestätigen, hat sich ein erster Hinweis auf eine solche Möglichkeit bei vergleichenden Untersuchungen über das Bukett- und das Pseudo-Aucuba-Virus der Kartoffel, die beide in den Verwandtschaftskreis des Tabakringfleckenvirus gehören, mit der amerikanischen Tabakringfleckigkeit ergeben. Serum gegen das Bukettvirus reagierte nämlich im Praezipitationsversuch mit dem PseudoAucubä und Serum gegen Pseudo-Aucuba auch mit Tabakringfleckigkeit, während Bukett-Antiserum gegenüber letzterem versagte. Das negative Ergebnis be-

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weist nicht, daß keine gemeinsamen d e t e r m i n a n t e n Gruppen bei Bukett- u n d Tabakringflecken-Virus vorkommen. E s ist durchaus möglich, daß sie v o r h a n d e n sind aber u n t e r den gegebenen Bedingungen keine R e a k t i o n auslösten. Die Versuche werden deshalb auch nicht als Beweis, sondern n u r zur U n t e r s t ü t z u n g der Ansicht erwähnt, d a ß sich bei einer Intensivierung der serologischen Untersuchungen vielleicht in manchen Fällen „ R e a k t i o n s k e t t e n " aufzeigen lassen, die weiter verwandte Viren miteinander verknüpfen. Das serologische Reaktionsvermögen ist nicht a n das i n t a k t e Virus gebunden, z. B. reagiert ein TMV-Antiserum mit Untereinheiten des Virus, die bei einer bes t i m m t e n chemischen Behandlung in großer Anzahl entstehen. D a m i t wird die aus anderen Versuchen gewonnene Erkenntnis bestätigt, d a ß sich das Virus aus kleinen gleichartigen Einheiten zusammensetzt. Mit TMV-Antiserum reagieren ebenfalls die nur bei k r a n k e n Pflanzen festgestellten verhältnismäßig hochmolekularen Eiweißkörper. Umgekehrt reagieren Seren gegen diese Eiweiße auch mit d e m Virus. Auf diese Weise wurde bewiesen, d a ß die Stoife in irgendeiner Beziehung zueinander stehen u n d u. U. die hochmolekularen Eiweiße dem Virusa u f b a u dienen. Die Serologie k a n n also auch bei der Erforschung von VirusA u f b a u u n d -Vermehrung mit Erfolg angewandt werden. Die genannten Virusuntereinheiten u n d Eiweißkörper e n t h a l t e n übrigens keine Nucleinsäure, die deshalb höchstens eine untergeordnete Rolle f ü r das antigene Verhalten des Virus spielt. Serologische Methoden k ö n n e n weiterhin mit Vorteil bei Untersuchungen über Lokalisation u n d Transport der Viren b e n u t z t werden. Dabei interessiert oft nicht nur die Frage, in welchen Teilen der Pflanzen sich Virus befindet u n d wie schnell es von einer Infektionsstelle in die verschiedenen Teile einwandert, sondern auch welche Konzentrationen erreicht werden. Allgemein sind quantitative Virusuntersuchungen nach dem a m meisten angewendeten Verfahren der Läsionszählungen auf geeigneten Testpflanzen nur in verhältnismäßig geringem U m f a n g gemacht worden, d a sie sehr viel Zeit u n d R a u m benötigen u n d in vielen Fällen zu ungenaue Werte ergeben. F ü r Konzentrationsbestimmungen bietet aber die Praezipitinmethode besondere Vorteile. Gewöhnlich wird dabei in der Weise vorgegangen, d a ß verschiedene Verdünnungen des zu p r ü f e n d e n Pflanzensaftes (Verdünnungsreihen) hergestellt u n d zu jeder Verdünnung eine k o n s t a n t e Serummenge gegeben wird. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Viruskonzentrationen vergleichen. Bei einem zweiten Verfahren wird, wie bereits erwähnt, der optimale Praezipitationspunkt bestimmt, d. h. jene Verdünnung, bei der die Praezipitation zuerst a u f t r i t t . Beide Verfahren geben ziemlich übereinstimmende Werte, d. h., wenn z. B. nach der ersten Methode ein hoher S a f t t i t e r festgestellt wird, liegt auch der optimale Praezipitationspunkt bei einer hohen Verdünnungsstufe. F ü r vergleichende Konzentrationsbestimmungen ist Voraussetzung, d a ß die einzelnen Messungen mit demselben Serum d u r c h g e f ü h r t werden. W e n n auch der S a f t t i t e r bis zu einem gewissen Grade v o m Serumtiter unabhängig ist, so lassen sich mit einem hochtitrigen Serum dennoch geringere Virusmengen nachweisen

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als mit einem niedrigtitrigen. Außerdem sind auch andere individuelle Unterschiede zwischen einzelnen Seren möglich. Da sich die meisten Seren bei entsprechender Konservierung ohne wesentliche Veränderungen über eine längere Zeit halten, sind Vergleiche über größere Zeiträume möglich. Dies ist ein besonders zu erwähnender Vorteil gegenüber den Läsionszählungen, da Testpflanzen zu verschiedenen Zeiten unter nicht ganz gleichen Bedingungen sehr unterschiedliche Werte liefern können. Der absolute Virusgehalt läßt sich nur bei reinen Viruslösungen messen. Wenn aber z. B. die serologische Prüfung des Preßsaftes eines kleinen Blattes eine höhere Viruskonzentration ergibt als die eines größeren Blattes und festgestellt werden soll, wie sich die absoluten Mengen in den beiden Blättern verhalten, können die sog. Serumeinheiten errechnet werden. Hierzu werden die ml des aus dem jeweiligen Blatt erhaltenen Saftes mit dem Safttiter multipliziert. Das Verfahren gibt zwar nur grobe Annäherungswerte, ermöglicht aber doch gewisse Aussagen über die Gesamtvirusmenge eines oder sämtlicher Blätter einer Pflanze. Alle quantitativen Bestimmungen des Virusgehalts einer Pflanze sind nicht nur von der Methode der Virusbestimmung, sondern auch von der Virusgewinnung abhängig. Bei der Gewinnung von Pflanzensäften mit Hilfe von Mörsern oder Preßzangen bleibt, wie schon erwähnt wurde, ein mehr oder weniger großer Teil des Virus im Rückstand. Aus diesem kann das Virus durch Enzymeinwirkung befreit werden. Zu etwa der gleichen Ausbeute gelangt man, worauf ebenfalls schon hingewiesen wurde, wenn das Pflanzengewebe mit einem Homogenisator so weit zerkleinert wird, daß alle Zellen zerstört sind. Sofern nach einer bestimmten Extraktionsmethode bei allen Blättern einer bzw. verschiedener Pflanzen prozentual die gleiche Virusmenge im Rückstand bleibt, werden vergleichende Untersuchungen dadurch nicht wesentlich gestört. Allerdings ist diese Frage noch nicht genügend geklärt. Bei alten, mit Kartoifel-X-Virus infizierten Tabakpflanzen führte die Verwendung eines Homogenisators bzw. einer Preßzange bei alten Blättern zur gleichen Virusausbeute, während bei jungen Blättern mit einem Homogenisator weit mehr Virus gefunden wurde als mit Hilfe von Preßzangen. Derartige Schwierigkeiten berühren allerdings nicht nur den serologischen, sondern ebenso jeden anderen Nachweis und müssen bei jeder Auswertung berücksichtigt werden. Mit Hilfe von serologischen Prüfungen wurde in mehreren Fällen die Viruskonzentration in einzelnen Pflanzenteilen während einer ganzen Vegetationsperiode verfolgt. Bei der Untersuchung von Tabakpflanzen, die im Vierblattstadium mit Kartoffel-X-Virus beimpft worden waren, stieg der Virusgehalt in den beimpften Blättern zunächst an. Je nach den Wachstumsbedingungen wurde auch in den nachwachsenden Blättern mehr oder weniger schnell ein unterschiedliches Maximum erreicht. Alte Blätter zeigten z. T. schon zu einem Zeitpunkt, in dem die Konzentration in jüngeren Blättern noch zunahm, einen sich immer mehr verstärkenden Rückgang der Virusmenge. Während der Blütenbildung war ein nochmaliger Virusanstieg zu verzeichnen, über dessen Ursache noch nichts Sicheres gesagt werden kann. Nach dem Verblühen nahm die Konzentration in

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allen B l ä t t e r n s t a r k a b . Grundsätzlich gleiche Ergebnisse w u r d e n bei der serologischen P r ü f u n g v o n Kartoffelpflanzen, die i m F r e i l a n d a u s X - v i r u s k r a n k e n K n o l l e n a u f g e w a c h s e n waren, b e o b a c h t e t . A u c h diese P f l a n z e n zeigten n a c h einer gewissen Zeit ein a u s g e p r ä g t e s V i r u s m a x i m u m bei d e n m i t t l e r e n B l ä t t e r n , eine Z u n a h m e der K o n z e n t r a t i o n bei j ü n g e r e n B l ä t t e r n zur Blütezeit u n d einen R ü c k g a n g w ä h r e n d der Abreife. Bei U n t e r s u c h u n g e n ü b e r das Kartoffel-A-Virus in T a b a k p f l a n z e n w u r d e ebenfalls eine A b n a h m e des Virusgehaltes bei a l t e n B l ä t t e r n g e f u n d e n . Sie erfolgte schneller als b e i m X - V i r u s u n d t r a t bereits vor der B l ü t e n b i l d u n g ein. S c h o n diese Beispiele zeigen, d a ß v o n d e m V e r h a l t e n des einen Virus n i c h t auf d a s eines a n d e r e n geschlossen w e r d e n d a r f . M a n m u ß d a m i t r e c h n e n , d a ß stabile Viren, wie e t w a d a s T M V , einen ganz a n d e r e n K o n z e n t r a t i o n s v e r l a u f zeigen. Derartige U n t e r s u c h u n g e n h a b e n in m a n n i g f a c h e r H i n s i c h t nicht n u r theoretische, s o n d e r n a u c h p r a k t i s c h e B e d e u t u n g . So k a n n die F r a g e wichtig sein, w a n n die V i r u s k o n z e n t r a t i o n in einer Pflanze a m h ö c h s t e n ist u n d d a m i t a u c h eine erh ö h t e Ü b e r t r a g u n g s g e f a h r b e s t e h t . F e r n e r ist es bei der H e r s t e l l u n g reiner P r ä p a r a t e v o n solchen Viren, die in der P f l a n z e n u r eine geringe K o n z e n t r a t i o n erreichen, v o r t e i l h a f t , günstiges A u s g a n g s m a t e r i a l a u s w ä h l e n zu k ö n n e n . E s d ü r f t e d e s h a l b wertvoll sein, in Z u k u n f t q u a n t i t a t i v e U n t e r s u c h u n g e n in größerem Umfange durchzuführen. D e n vielfachen Vorteilen, die die A n w e n d u n g serologischer M e t h o d e n bietet, s t e h e n gewisse Nachteile u n d Grenzen gegenüber. Z u n ä c h s t ist d a r a u f hinzuweisen, d a ß es bisher erst f ü r v e r h ä l t n i s m ä ß i g wenige Viren gelungen ist, b r a u c h b a r e A n t i s e r e n herzustellen. Abgesehen d a v o n , d a ß es a u c h o h n e besondere Schwierigkeiten möglich sein wird, Seren gegen eine A n z a h l weiterer Viren zu gewinnen, t r e t e n des ö f t e r e n d a d u r c h Schwierigkeiten auf, d a ß die Viren in der Pflanze i m allgemeinen n u r eine geringe K o n z e n t r a t i o n erreichen. F ü r die H e r s t e l l u n g v o n A n t i s e r e n wird dies in vielen F ä l l e n k e i n u n ü b e r w i n d b a r e s H i n d e r nis sein. D a , wie schon e r w ä h n t , die meisten Viren einen m e h r oder weniger g r o ß e n Wirtspflanzenkreis h a b e n u n d die V i r u s k o n z e n t r a t i o n bei verschiedenen P f l a n z e n a r t e n unterschiedlich sein k a n n , d ü r f t e es bis zu einem gewissen G r a d gelingen, geeignete P f l a n z e n als A n t i g e n l i e f e r a n t e n ausfindig zu m a c h e n . H i n z u k o m m t noch, d a ß die V i r u s k o n z e n t r a t i o n v o n U m w e l t f a k t o r e n a b h ä n g i g ist u n d d u r c h günstige B e d i n g u n g e n e r h ö h t w e r d e n k a n n . Allerdings ist der serologische N a c h w e i s m i t der H e r s t e l l u n g eines g u t e n A n t i s e r u m s n i c h t gesichert, d a er ebenso v o n d e m Virusgehalt der zu u n t e r s u c h e n d e n Pflanze a b h ä n g i g ist. Dieser k a n n so niedrig sein, d a ß er a u c h m i t empfindlichen serologischen M e t h o d e n n i c h t f a ß b a r ist. A u s diesem G r u n d e gelingt z. B . der serologische Nachweis des K a r toffel-A-Virus in den K a r t o f f e l p f l a n z e n nicht, obgleich der P r e ß s a f t v o n k r a n k e n T a b a k p f l a n z e n i m allgemeinen einwandfreie R e a k t i o n e n ergibt. I n d e r a r t i g e n F ä l l e n ist m a n also auf geeignete T e s t p f l a n z e n angewiesen. Die geringe S t a b i l i t ä t m a n c h e r Viren in v i t r o m a c h t ebenfalls o f t die Anw e n d u n g serologischer M e t h o d e n unmöglich. Allerdings k a n n die B e s t ä n d i g k e i t d u r c h Z u s a t z r e d u z i e r e n d e r S u b s t a n z e n oder d u r c h P u f f e r u n g der P r e ß s ä f t e in

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einigen Fällen erhöht werden. Bei einer intensiveren Erforschung der chemischen und physikalischen Eigenschaften labiler Viren dürften deshalb auch weitere Fortschritte in der Anwendungsmöglichkeit serologischer Verfahren zu erwarten sein. Die einwandfreie Diagnose kann bei der Prüfung von Pflanzenpreßsäften durch unspezifische Reaktionen erschwert werden. Sie zeigen sich darin, daß die Säfte nicht nur mit Anti- sondern auch mit Normalserum reagieren oder sogar ohne jeden Serumzusatz ausflocken. Ihre Ursachen sind im einzelnen unbekannt, in erster Linie wird es sich aber um Eiweißreaktionen handeln. Bei der Prüfung von Kartoffelblättern auf X-Virus hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Preßsaft eine gewisse Zeit altern zu lassen, oder, falls das nicht ausreicht, ihn kurze Zeit auf 55° C zu erhitzen. Gegebenenfalls bleibt keine andere Wahl, als eine zweite Probe zu untersuchen. Bei der Verwendung von an Papier angetrocknetem Anti-X-Serum treten übrigens unspezifische Reaktionen in einem sehr geringen Umfang auf, so daß sie praktisch bedeutungslos sind. Serologische Reaktionen werden vielfach bei einer Temperatur von 37° C durchgeführt. Bei der Untersuchung von vergilbungskranken Zuckerrüben wurden bei dieser Temperatur Ausflockungen beobachtet, die bei 25° C nicht oder nur in verschwindendem Maße auftraten. Unspezifische Reaktionen stellen also kein grundsätzlich unüberwindbares Problem dar. Prinzipielle Grenzen sind der Serologie aber in gewisser Hinsicht dadurch gesetzt, daß serologische Aktivität und Infektionsvermögen nicht ohne weiteres parallel gehen. Bei einer Reihe von Viren zerstören bestimmte Chemikalien (z. B. Formalin und verdünnte Lösungen von Wasserstoffsuperoxyd) zwar die Infektiosität, beeinflussen aber die serologische Reaktion nicht. Dementsprechend werden bei der serologischen Prüfung von virushaltigen Pflanzensäften oder Virus-Präparaten auch nichtinfektiöse Viruspartikeln erfaßt. Wie schon erwähnt, reagieren sogar Bruchstücke des TMV und im Verlauf einer Infektion auftretende andere Eiweißkörper mit Serum gegen natives Virus. So wertvolle Aufschlüsse derartige Reaktionen auch geben, zeigen sie aber wiederum eindringlich, daß serologische Aktivität kein Kennzeichen für infektiöses oder intaktes Virus ist. Für die praktische Virusdiagnose, d. h. für die Feststellung, ob eine Pflanze krank ist, spielt diese Einschränkung aber keine Rolle. Wie weit nichtinfektiöse Viruspartikeln den Wert quantitativer Prüfungen einschränken können, läßt sich zur Zeit noch nicht sagen. Es ist nämlich noch nicht klar, ob die gewöhnlich als normale Viruspartikeln angesehenen Teilchen (z. B. beim TMV mit einer Länge von ungefähr 280 mji.) tatsächlich die infektiösen Einheiten darstellen und wieweit vielleicht in der Pflanze vorhandene zeitweise nichtinfektiöse Teilchen wieder infektiös werden können. Überblickt man die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten und Vorzüge serologischer Methoden, so wird man sagen dürfen, daß sie es verdienen, in weit stärkerem Maße eingesetzt zu werden, als das bisher in der pflanzlichen Virusforschung geschehen ist. Dabei ist allerdings nochmals hervorzuheben, daß sie sowohl vorläufige als auch grundsätzliche Grenzen haben und in vielen Fällen am besten in Kombination mit anderen Methoden benutzt werden.

Variabilität pflanzlicher Viren Von 0 . BODE V o r k o m m e n v o n Varianten, Unterschiede zwischen S t ä m m e n einer Virusart, Auslösung v o n Mutationen, P r ä m u n i t ä t .

Die meisten Viren k o m m e n in der N a t u r als Komplexe verwandter S t ä m m e oder Varianten vor, die sich, wie bereits in der Symptomatologie beschrieben wurde, in gewisser Hinsicht in der Ausprägung ihrer S y m p t o m e auf den Wirtspflanzen unterscheiden können. F ü r die meisten u n t e r s u c h t e n Viren k o n n t e experimentell eine mehr oder weniger große Zahl solcher abweichender S t ä m m e nachgewiesen werden. So spalten manche Viren, wie das TMV, das Kartoffel-X-, das Gurkenmosaik u n d das Curly top-Virus der R ü b e offenbar sehr häufig Varia n t e n ab, andere Viren dagegen seltener, so d a ß von ihnen nur eine geringere Zahl differenter S t ä m m e b e k a n n t ist. F ü r wenige Viren, wie z . B . f ü r das Virus des Rübenmosaiks, sind bislang keine Varianten nachgewiesen worden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, d a ß a u f t r e t e n d e Varianten sich nur wenig vom ursprünglichen Virus unterscheiden u n d sich wegen ihres schwierigen Nachweises u n d geringer Unterschiede der Untersuchung entziehen, wie auch erst neuerdings f ü r die Blattrollkrankheit der Kartoffel die Existenz verschiedener S t ä m m e erwiesen werden konnte. Der Nachweis u n d die Identifizierung von Varianten ist möglich auf Grund des verschiedenen Symptombildes auf der gleichen Wirtspflanze, des unterschiedlichen Symptombildes auf verschiedenen Wirtspflanzen, des unterschiedlichen Wirtspflanzenkreises, der differenten Übertragbarkeit, des verschiedenen serologischen Verhaltens, der abweichenden physikalischen Eigenschaften, der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung. Ein exakter Nachweis der Reinheit von S t ä m m e n ist k a u m möglich, da nicht von einer Infektionseinheit, wie etwa einer Einsporenkultur in der Bakteriologie, ausgegangen werden k a n n . Dennoch ist eine Reinigung u n d Isolierung bei solchen Viren a m aussichtsreichsten, die s a f t ü b e r t r a g b a r sind u n d auf den eingeriebenen B l ä t t e r n v o n Testpflanzen die Bildung von Lokalläsionen verursachen. Durch 12

Virologie

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O.BODE

Ausstanzen und Verimpfen von Einzelherden erhält man in den meisten Fällen die reinen Linien. Zweckmäßig ist es jedoch, diesen Isolierungsvorgang mehrfach zu wiederholen, um evtl. Verunreinigungen auszuschließen. Schwieriger ist die Isolierung bei solchen Viren, die keine Primärläsionen hervorrufen. I n solchen Fällen ist eine Verimpfung weitgehend verdünnter Preßsäfte auf eine größere Zahl von Pflanzen erforderlich. Auf Grund des Krankheitsbildes an infizierten Pflanzen lassen sich unter Umständen erst nach mehrfacher Wiederholung der Verdünnungsversuche die Linien ausgliedern. Bereits frühzeitig sind die Viren in der Literatur auf Grund ihrer Eigenschaften mit den Genen verglichen worden. Eine besondere Stütze fand diese Auffassung dadurch, daß für fast alle Viren das Vorhandensein von Varianten nachgewiesen werden konnte, deren Entstehung als Mutante aus dem ursprünglichen Virus aufgefaßt wurde. Obwohl ein experimenteller Beweis für diese Hypothese bislang nicht möglich ist, hat sich heute der Begriff Mutation allgemein eingebürgert. Die Unterschiede zwischen Varianten eines Virus können sich einmal quantitativ als stärkere oder schwächere Symptome abzeichnen oder aber es kann der Charakter der Symptome qualitativ verändert sein. Da die Symptomatologie wegen der starken Abhängigkeit des Symptombildes von Art, Alter und Zustand der Testpflanze sowie von ökologischen Faktoren nicht immer ein sicheres Kriterium für das Vorhandensein von Varianten darstellt, sind umfangreiche Untersuchungen über den chemischen Aufbau, vor allen Dingen des Proteinanteils, durchgeführt worden. Diese erstreckten sich besonders auf Analysen der Aminosäurebausteine bei verschiedenen Stämmen des TMV und der Gurkenmosaikviren 3 und 4. Wie die Tabelle 16 zeigt, bestehen in der Zusammensetzung der einzelnen Aminosäuren für die verschiedenen Viren und Varianten nicht unbeträchtliche Unterschiede, die sich einmal in abweichender Konzentration der Komponenten ausprägen k a n n ; dann aber sind auch Abweichungen derart festzustellen, daß bestimmte Aminosäuren für einige Varianten völlig fehlen. Weitere Unterschiede der Stämme können in ihren physikalischen Eigenschaften bestehen. So konnten u. a. für das Kartoffel-X-Virus zwei auch serologisch differenzierbare Gruppen der Varianten festgelegt werden, die sich deutlich in ihrer thermalen Inaktivierung (69 und 74° C) abgrenzen lassen. Auch bei der Bestimmung des isoelektrischen Punktes für verschiedene Stämme des TMV (pH 3,45—3,8) und des südlichen Bohnenmosaik-Virus (pn 5,5—5,9) ergaben sich abweichende Werte, obwohl bei letzterem keine Unterschiede im Symptombild zu bemerken waren. Demgegenüber brauchen aber Mutationen, selbst wenn sie sich tiefgreifend auf das pathogene Verhalten auswirken, keine nachweisbare Veränderung der Antigeneigenschaften aufzuweisen. Ebenfalls sind morphologische Abweichungen bislang in keinem Fall mit Sicherheit nachgewiesen worden. I n der Literatur aufgeführte Differenzen in der Teilchenlänge usw. konnten bei späteren Nachprüfungen nicht bestätigt werden. Während die beim Tabaknekrose-Virus vorkommenden Formen mit unterschiedlichen Durchmessern der

Variabilität pflanzlicher Viren

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T a b e l l e 16 Aminosäuregehalt hochgereinigter Präparate von 8 Stämmen des TMV (nach (g Aminosäure auf 100 g Virus) Aminosäure

TMV

M

J14D1

GA

YA

HR

Alanin Arginin Asparaginsäure Cy stein Cystin Glutaminsäure Glycin Histidin Isoleucin Leucin Lysin Methionin Phenylalanin Prolin Serin Threonin Tryptophan Tyrosin Valin

5,1 9,8 13,5 0,69 0 11,3 1,9 0 6,6 9,3 1,47 0 8,4 5,8 7,2 9,9 2,1 3,8 9,2

5,2 9,9 13,5 0,67

4,8 10,0 13,4 0,64 0 10,4 1,9 0 6,6 9,4 1,95 0 8,4 5,5 6,8 10,0 2,2 3,9 8,9

5,1 11,1 13,7 0,60 0 11,5 1,9 0 5,7 9,2 1,45 0 8,3 5,8 7,0 10,4 2,1 3,7 8,8

5,1 11,2 13,8 0,60 0 11,3 1,8 0 5,7 9,4 1,47 0 8,4 5,7 5,1 10,1 2,1 3,7 9,1

6,4 9,9 12,6 0,70 0 15,5 1,3 0,72 5,9 9,0 1,51 2,2 5,4 5,5 5,7 8,2 1,4 6,8 6,2

11,5 1,7 0 6,7 9,3 1,49 0 8,4 5,9 7,0 10,1 2,2 3,8 9,0

CV3

9,3

0 6,4 1,2 0 5,4 9,3 2,55 0 9,9 9,3 6,9 0,5 3,8 8,8

KNIGHT)

CV4 6,1 9,3 13,1 0 0 6,5 1,5 0 4,6 9,4 2,43 0 9,8 5,7 9,4 7,0 0,5 3,7 8,9

Die Abkürzungen der Stammesbezeichnungen b e d e u t e n : TMV = T a b a k m o s a i k - V i r u s ; M - masked tobacco mosaic v i r u s von H O L M E S ; J14D1 = A b k ö m m l i n g (Gelbstamm) von J E N S E N S (1937) S t a m m J 1 4 ; GA und YA = grünes u n d gelbes T o m a t e n - A u c u b a m o s a i k ; H R = r i b - g r a s s - S t a m m von H O L M E S (1941); CV 3 u n d CV 4 = Gurkenmosaik-Viren 3 und 4.

Die Abweichungen der Werte dieser Tabelle gegenüber der Tabelle 12 sind dadurch zu erklären, daß infolge verbesserter Methoden gewisse Korrekturen für die Werte einzelner Aminosäuren erforderlich geworden sind.

sphärischen Teilchen bei gleichartigen S y m p t o m e n auf der Testpflanze (Tabak) f r ü h e r als Varianten eines Virus angesehen wurden, neigt m a n heute auf Grund serologischer Untersuchungen dazu, sie als differente Viren aufzufassen, die jedoch o f t vergesellschaftet a u f t r e t e n . Wie bereits ausgeführt, ist die E n t s t e h u n g neuer Varianten a m leichtesten auf Grund von Veränderungen der P a t h o g e n i t ä t erkennbar, wobei meistens eine mehr oder weniger starke Abwandlung des Symptombildes a u f t r i t t . Dabei k a n n es aber vorkommen, d a ß die S y m p t o m e der neuen Linie einmal durch den ursprünglichen S t a m m überdeckt werden, so daß ein Nachweis u n d eine Isolierung erst durch Ü b e r t r a g u n g auf andere Testpflanzen oder durch andere Untersuchungsmethoden möglich wird. Außerdem aber sind diese neuen M u t a n t e n o f t nicht mit dem E l t e r n s t a m m genügend konkurrenzfähig, so d a ß bald eine Verdrängung erfolgen k a n n . E s k o n n t e gezeigt werden, d a ß im Gemisch v e r i m p f t e schwachvirulente S t ä m m e desKartoffel-X-Virus infolge geringerer Vermehrungsfähigkeit u n d Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Wirtspflanze bald nicht mehr nachzuweisen waren. D a r a u s wird ersichtlich, d a ß nur solche Varianten Aussicht 12*

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0.

BODE

auf Existenz haben, die infektiöser sind als die Ausgangsstämme. Die Mutationsr a t e scheint auf Grund bisheriger Beobachtungen bei solchen Viren, die faden- oder stäbchenförmige Teilchen mit geringem Gehalt an Nucleinsäure besitzen, höher zu liegen, als bei solchen mit sphärischen Partikeln u n d höherem Gehalt a n Nucleinsäure. Obwohl die Häufigkeit, in der Varianten entdeckt werden, in keinem Verhältnis zur möglichen Mutationsrate zu stehen scheint, darf sie jedoch nicht vom Standpunkt der Pflanze, sondern muß von der extrem hohen Zahl der Viruspartikeln in der infizierten Pflanze aus betrachtet werden. Beim TMV ist die Variabilität offenbar besonders groß. Die auffälligste Abweichung stellen die „Gelbstämme", die aus den normal vorkommenden Grüns t ä m m e n hervorgehen können, dar. Auf den Blättern von Tabakpflanzen, die mit Grünstämmen infiziert sind, werden oft scharf abgegrenzte reingelbe Flecke unterschiedlicher Größe erkennbar. Wird das Virus aus diesen Flecken nach dem Einzelherdverfahren isoliert, so bilden die mit ihm infizierten Tabakpflanzen ein Mosaik aus, das gegenüber dem Grünstamm s t a t t der hellgrünen Zonen ein leuchtendes Gelb aufweist. Diese Gelbstämme breiten sich im allgemeinen recht langsam in der Pflanze aus, so daß bei gleichzeitiger Verimpfung mit Grünstämmen die letzteren bald überwiegen und es nach mehreren Passagen zu ihrer völligen Verdrängung kommt. So ist es auch zu verstehen, daß a n Freilandpflanzen nur äußerst selten Gelbstämme des TMV beobachtet werden. Die biologischen Abweichungen zwischen den verschiedenen Grünstämmen sind oft signifikant. Dennoch bestehen auch innerhalb der Gelbstämme ähnliche Unterschiede wie z. B. in ihrem Verhalten auf Nicotiana sylvestris (siehe Symptomatologie). Eine ähnlich starke Variabilität wie beim TMV wurde auch für das Kartoffel-X-Virus beobachtet. Deshalb ist es schwierig, Stämme dieses Virus über längere Zeiträume in Reinkultur auf Wirtspflanzen zu halten, da sich oft bereits nach kurzer Zeit an parallel gehaltenen Kulturen solcher Stämme deutliche Veränderungen infolge Auftretens von neuen Varianten abzeichnen. Die Auffindung von Faktoren, die eine Mutationsauslösung fördern, bzw. bestimmen, ist mit größten Schwierigkeiten verbunden, da ursprünglich homogene S t ä m m e bereits bei Beginn der Versuche spontan entstandene Mutanten enthalten können. Daher sind bis heute unsere Kenntnisse über das Mutationsgeschehen bei Viren noch recht lückenhaft. Während in einer früheren Untersuchung nach Bestrahlung von Tabakpflanzen mit Röntgenstrahlen abweichende Varianten des TMV isoliert werden konnten, ergaben umfangreiche Nachprüfungen 'sowohl mit Röntgen- als auch mit UV-Strahlen hierfür keinen Anhalt. | Demgegenüber scheint die Temperatur nicht ohne Einfluß auf die Mutationsr a t e zu sein, was sich daraus ergab, daß erhöhte Temperaturen die Variabilit ä t von Stämmen des TMV und des Kartoffel-X-Virus deutlich förderten. Oft wird die Entstehung von Mutanten bei Passagen durch bestimmte Wirtspflanzen vorgetäuscht. Da die Ausbreitungsfähigkeit von Virusstämmen in verschiedenen Wirten diflerent sein kann, findet zuweilen in diesen eine Selektion d e r a r t statt, daß eine Komponente eines Gemisches schneller die Pflanzen durch-

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dringt als die andere u n d so deren Ausbreitung weitgehend u n t e r b i n d e t . Eine solche selektive Wirkung wurde f ü r das Kartoffel-X-Virus bei Passagen durch Cyphomandra betacea nachgewiesen. Ebenso k o n n t e gezeigt werden, d a ß virulente S t ä m m e des TMV in Eryngium aquaticum nur eine geringere Wanderungsgeschwindigkeit aufweisen als mildere. Werden S t ä m m e verschiedener KartoffelViren (X-, Y-, Gelbverzwergungs-Virus) f ü r längere Zeit auf T a b a k kultiviert, so t r i t t deutlich eine A b n a h m e der Infektiosität f ü r die Kartoffel ein. Ob in diesem Fall eine Mutation des Stammes vorliegt oder ob andere F a k t o r e n eine Rolle spielen, ist vorläufig nicht zu entscheiden, obwohl die A n n a h m e von Mutationen naheliegend ist. Gleich schwierig ist die D e u t u n g des Befundes, daß virulente S t ä m m e des Kräuselschopf-Virus der R ü b e nach Passage durch Chenopodium murale eine deutliche Abschwächung der S y m p t o m e zeigten, die jedoch nach Passage durch Stellaria media wieder aufgehoben wurde, zumal bei anderen Viren reziproke Mutationen praktisch nicht beobachtet wurden. Werden Pflanzen, die bereits von einem Virus infiziert sind, mit einem weiteren S t a m m dieses Virus zusätzlich beimpft, so t r i t t meistens der Fall ein, d a ß eine Verm e h r u n g dieses zweiten Virus unmöglich wird. Die Pflanzen weisen eine scheinbare I m m u n i t ä t gegen diesen Virusstamm auf. Da diese Erscheinung nur bei Verwendung einander nahestehender Viren eintritt, wurde bereits frühzeitig ihr Wert f ü r die Feststellung einer Verwandtschaft zwischen Viren e r k a n n t u n d entsprechend angewandt. Die in der englischen L i t e r a t u r hierfür verwendeten Ausdrücke „acquired i m m u n i t y " , „cross i m m u n i t y " oder „ m u t u a l a n t a g o n i s m " sind nicht sehr glücklich gewählt, da eine Bildung von Antikörpern nicht s t a t t findet u n d das Virus weiterhin aktiv bleibt; daher soll hier der Bezeichnung „ P r ä m u n i t ä t " der Vorzug gegeben werden. Besondere B e d e u t u n g h a t dieser Test dadurch gewonnen, d a ß er die Erk e n n u n g der Verwandtschaft u n d E r m i t t l u n g von Hinweisen f ü r die Klassifikation auch d a n n gestattet, wenn symptomatologisch stärkere Unterschiede zwischen den P a r t n e r n bestehen. Das P h ä n o m e n wurde erstmalig entdeckt, als m a n bereits vom TMV infizierte Tabakpflanzen zusätzlich mit einem W e i ß s t a m m dieses Virus zu infizieren versuchte. Seitdem ist dieses Verfahren bei vielen Untersuchungen angewandt worden u n d eine Bestätigung der Erscheinung auch f ü r zahlreiche andere Viren erbracht. I m Verlauf dieser Arbeiten h a t sich aber gezeigt, d a ß die erzielten Ergebnisse nicht immer vorbehaltlos hingenommen werden können. Wichtigste Voraussetzung f ü r das Gelingen des P r ä m u n i t ä t s testes ist, d a ß die Gewebe der Wirtspflanze v o m ersten Virus völlig d u r c h d r u n g e n sind, wobei nicht immer die K o n z e n t r a t i o n des Virus unbedingt ausschlaggebend zu sein b r a u c h t . F ü r bestimmte Virus-Wirt-Kombinationen (z. B. Tabakringflecken-Virus auf Tabak) wurde nach einer anfänglich a k u t e n nekrotischen R e a k t i o n in den zuwachsenden Pflanzenteilen eine zunehmende Abschwächung der S y m p t o m e bis zu ihrem völligen Verschwinden festgestellt. E n t s p r e c h e n d dem Zurückgehen der S y m p t o m e während der „ G e s u n d u n g " wird auch die K o n z e n t r a t i o n des Virus in d e n entsprechenden B l ä t t e r n herabgesetzt. Die Tatsache, d a ß einer nekrotischen

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O. B O D E

akuten Phase der Infektion eine Erholung folgt, ist inzwischen für viele Viren nachgewiesen worden, aber in keinem Falle so extrem wie beim Tabakringflecken-Virus. Trotz des wesentlich geringeren Virusgehaltes bleibt das Phänomen der Prämunität dennoch in den meisten Fällen erhalten, jedoch ist eine reziproke Anwendung des Prämunitätstestes nicht in allen Fällen möglich. So konnte erkannt werden, daß ein Gelbstamm des Tabakringflecken-Virus vor Infektionen durch den Normalstamm und einen Grünstamm schützt, während ein anderer Stamm (Nr. 2) keinen oder nur unvollständigen Schutz bietet. Ähnlich konnte nachgewiesen werden, daß in mosaikkranken Tabakblättern (White Burley) nur die hellgrünen Zonen vollständig prämunisieren, während die dunkelgrünen Gewebeteile, die auch eine geringere Viruskonzentration aufweisen, nicht vollkommen vor einer Zweitinfektion des Paratabakmosaik-Virus, einer Variante des TMV, schützen. Ähnliche Ergebnisse wurden auch bei Versuchen mit Stämmen des Kartoffel-X-Virus erzielt, obwohl im allgemeinen eine Prämunität erreicht wurde, versagte sie bei Verwendung bestimmter Stämme jedoch bei reziproken Verimpfungen. Obwohl die methodisch einfach auszuführenden Prämunitätsteste wertvolle Hinweise für die Einordnung und Klassifikation von Viren ergeben, sind zusätzliche serologische Untersuchungen, soweit die Möglichkeit hierfür gegeben ist, für eine Bestätigung der Befunde aber unerläßlich. So konnte durch das Tabak-Ätz-Virus ein Schutz gegen das Kartoffel-Y-Virus bei Tabak erzielt werden, ohne daß irgendwelche serologischen Beziehungen zwischen beiden Viren vorliegen. Eine vollständige Prämunität, also eine absolute Unterdrückung der Vermehrung des zweiten Virus, ist nur dann zu erwarten, wenn eine völlige Durchdringung der gesamten Wirtspflanze durch das erstere erfolgt ist. Im anderen Falle ist die Abwehrfähigkeit auf solche Pflanzenteile, die dieser Forderung entsprechen, begrenzt. Nicht ohne Einfluß auf das Ergebnis ist aber auch die verwendete Wirtspflanze selbst. Während bei Datum stramonium für die meisten Stämme des Kartoffel-X-Virus eine Prämunität bestätigt werden konnte, ist die Abwehr auf Datura metel, in der eine geringere Vermehrung dieses Virus erfolgt, äußerst unvollkommen. Untersuchungen über die Prämunität sind besonders günstig bei saftverimpfbaren Viren dann durchzuführen, wenn das zweite Virus sich im Symptombild deutlich von dem ersten unterscheiden läßt, wie das bei Gelb- und Weißstämmen, sowie bei Viren mit nekrotischen Primärläsionen (als Zweitinfektion) der Fall ist. Schwieriger sind in dieser Hinsicht Versuche mit Viren, die nur durch Pfropfung zu übertragen sind. In diesem Falle gelangen vom Pfropfreis ausgehend laufend größere Virusmengen — nicht wie bei der Saftverimpfung nur einmal eine geringe Konzentration — in die Leitbahnen des Partners und können in diesem, ungehindert durch das vorhandene Virus, in die wachsenden Teile der Pflanze transportiert werden. Eine Hemmung und Beeinträchtigung der Virusvermehrung scheint in solchen Fällen erst in den Interkostalfeldern einzusetzen. Ähnlich wie bei der Pfropfung liegen auch die Verhältnisse bei der Verwendung von Vektoren, wenn der Einstich des Insekts das Phloem trifft. Jedoch konnte

Variabilität pflanzlicher Viren

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eine Prämunität bestätigt werden, wenn nur parenchymatisches Gewebe besogen wurde, da dann der mechanischen Saftübertragung ähnliche Bedingungen vorliegen. Eine völlige, bisher nicht geklärte Durchbrechung der Prämunitätserscheinung scheint für einen Stamm des Kartoffel-Y-Virus nachgewiesen zu sein. Während alle früher bekannten Stämme dieses Virus untereinander Prämunität aufwiesen, kommt eine erst in den letzten Jahren bekannt gewordene auf Tabak äußerst virulente Variante (siehe Tabakrippenbräune) zur normalen Entwicklung auf Pflanzen, die mit einem anderen Stamm dieses Virus infiziert sind. Eine Erklärung dieses Phänomens ist bislang nicht möglich gewesen, da auf Grund der serologischen Reaktion, der physikalisch-chemischen Eigenschaften und morphologischer Befunde keinerlei Abweichungen zwischen den verschiedenen Stämmen festgestellt werden konnten. Der Mechanismus der Prämunität ist bisher völlig unklar. Ebenso ungeklärt ist es, ob in allen Fällen eine gleiche Art der Reaktion vorliegt. Jedoch scheint festzustehen, daß die betreffenden Vorgänge sich innerhalb der Wirtszelle abspielen, da eine Prämunität erst dann nachzuweisen ist, wenn die entsprechenden Zellen vom Virus durchsetzt sind. Alle virusfreien Zellen dagegen bleiben für eine Infektion zugänglich. Auch ist eine simultane Infektion zweier, auch verwandter Viren jederzeit möglich, wobei es zu gleichzeitiger Ausbreitung und Vermehrung beider Partner kommt. Zur Erklärung der Erscheinungen sind verschiedene Hypothesen aufgestellt worden, die zum Abschluß dieses Kapitels wiedergegeben werden sollen, ohne daß bislang jedoch nähere Kenntnisse über das Geschehen selbst gewonnen werden konnten. 1. A n t i k ö r p e r t h e o r i e . Wie bei den Tieren werden Antikörper gebildet, die das eindringende Virus neutralisieren. Zur Bestätigung dieser Theorie müßte zunächst der Nachweis solcher Substanzen gefordert werden. Dazu wäre zu erwarten, daß sie nicht in der Zelle lokalisiert bleiben, sondern eine Ausbreitung in der Pflanze und ein Transport in den Leitbündeln, wie dies auch für das Virus bekannt ist, erfolgt. Wenn tatsächlich die Existenz von Antikörpern anzunehmen wäre, müßten diese jedoch auch das zunächst verimpfte Virus beeinflussen. 2. M i n i m u m t h e o r i e . Es wird angenommen, daß in der Zelle nur eine begrenzte Menge bestimmter, für den Aufbau der Virusteilchen erforderlicher Stoffe vorhanden ist, die durch das erste Virus voll in Anspruch genommen wird. Deshalb stehen dem zweiten Virus diese Stoffe nicht zur Verfügung, so daß eine Vermehrung unterbleibt. Artfremde Viren haben einen anderen Bedarf an Baustoffen und werde daher in ihrer Vermehrung nicht beeinträchtigt. Gegen diese Hypothese spricht die Tatsache, daß auch in erholten Pflanzen, die, wie bereits erwähnt, eine wesentlich geringere Viruskonzentration aufweisen, in den meisten Fällen eine Prämunität erreicht wird. 3. Eine weitere Theorie, die die E x i s t e n z b e g r e n z t e r Z e n t r e n für die Virusvermehrung in der Zelle fordert, sucht eine Erklärung für die Tatsache, daß

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O.BODE

auch Virusstämme mit geringerer Konzentration gegen solche höherer Konzentration zu prämunisieren vermögen. Die Vermehrungszentren verwandter Viren sollen demnach gleich sein, während sie f ü r fremde Viren verschieden liegen. 4. A d s o r p t i o n s t h e o r i e . Es wird vorausgesetzt, daß Virusaggregate in der Zelle vorliegen, die stark adsorptive Eigenschaften aufweisen. I n die Zelle eindringende Teilchen eines verwandten Stammes werden unmittelbar von diesen Aggregaten adsorbiert u n d in die bereits vorhandenen Partikeln eingefügt. Die adsorbierenden K r ä f t e gehen von den antigenen Gruppen aus. Kleinere Virusmengen können ohne weiteres adsorbiert werden, während, wie z. B. im Falle einer Pfropfung, die adsorptiven K r ä f t e zur vollständigen Bindung aller Teilchen nicht ausreichen.

Klassifizierung und Nomenklatur pflanzlicher Viren Von G . BAUMANN Problematik der Virusnomenklatur, nichtbinomiale u n d binomiale Systeme.

Es ist bisher nicht gelungen, eine sinnvolle u n d allgemein anerkannte Klassifizier u n g der Viren zu schaffen oder über ihre Benennung eine internationale Übereinkunft u n d die Festlegung diesbezüglicher Regeln zu erreichen. Dieser Mangel erschwert die internationale Verständigung auf dem Gebiet der Virusforschung außerordentlich u n d f ü h r t zu einer ständig steigenden Anzahl von Synonymen f ü r einzelne Viren. Aus diesem Grund wurde schon 1930 auf dem Internationalen Botaniker-Kongreß in Cambridge ein Komitee f ü r Nomenklatur u n d Klassifizierung der Pflanzenviren gebildet, dessen Aufgabe es sein sollte, f ü r das Gebiet der phytopathogenen Viren Vorschläge u n d Regeln f ü r die Namensgebung auszuarbeiten. Diese Bemühungen sind bisher ohne Erfolg geblieben, da zwischen den drei H a u p t r i c h t u n g e n in der Virusnomenklatur, Katalogsysteme nach J . JOHNSON oder K . M. SMITH, Vulgärnamen (Common names) nach der vom Review of Applied Mycology 1945 u n d 1957 veröffentlichten Zusammenstellung oder binomiale Nomenklatur nach HOLMES U. a. eine allgemein anerkannte Wahl nicht getroffen werden konnte. So überläßt es das Komitee in seiner letzten Empfehlung (1950) jedem Autor, die Benennung eines neu zu beschreibenden Virus nach einem der drei erwähnten nomenklatorischen Prinzipien vorzunehmen. Der H a u p t g r u n d f ü r die aufgetretenen Schwierigkeiten, über die Virenbenennung zu einer einheitlichen Auffassung zu gelangen, ist das Fehlen einer ausreichenden systematischen Grundlage, auf der ein Nomenklaturschema aufgebaut werden könnte. Unsere unvollkommenen Kenntnisse vom Wesen der Viren u n d ihren Eigenschaften sowie die geringe Größe der Viruspartikeln u n d ihre noch wenig erforschte Morphologie lassen heute noch keine auf morphologischen u n d physiologischen Unterschieden beruhende Klassifizierung zu. Anfangs h a t m a n sich auf die Beschreibung der bei den verschiedenen Wirtspflanzen hervorgerufenen Symptome beschränkt u n d die Namensgebung auf symptomatologischer Grundlage vorgenommen, ohne das Virus, das kausale Agens, zu berücksichtigen. Diese Benennungen ermöglichen zwar eine charakteristische Bezeichnung der Krankheit, sagen aber nichts über das Virus aus u n d stellen auch zwischen den einzelnen Viren keine Beziehung her.

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G.

BAUMANN

J . JOHNSON machte 1927 den Vorschlag, in der Nomenklatur eine scharfe Trennung zwischen Krankheit und Virus vorzunehmen. Der von der Symptomatologie hergeleitete beschreibende Name sollte nur für die Krankheit verwendet, das Virus aber mit dem englischen Vulgärnamen der Wirtspflanze bezeichnet werden, auf der es zuerst gefunden worden war. Beim Vorkommen mehrerer Viren auf einem Wirt wären diese der chronologischen Reihenfolge ihrer Auffindung nach laufend zu numerieren, z. B. Tobacco virus 1, 2 usw. Andere Autoren folgten diesem Beispiel, nur wurden gelegentlich an Stelle der arabischen Ziffern die großen Buchstaben des Alphabetes zur Unterscheidung der auf einer Wirtspflanze vorkommenden Viren verwendet, z. B. Kartoffelviren A—G, S, X, Y. I n seinem 1937 erschienenen Textbook of plant viruses ersetzte K. M. SMITH die von J . JOHNSON verwendeten englischen Vulgärnamen der Wirtspflanzen durch ihre botanischen Gattungsbezeichnungen. Die Stämme eines Virus kennzeichnete er durch einen großen Buchstaben. Nicotiana Virus 1 nannte er somit den Typ-Stamm des TMV, die folgenden Stämme 1A, 1B, IC usw. I n der Neuauflage seines Buches (1957) hat K. M. SMITH wieder die Vulgärnamen der Viren als Einteilungsprinzip b e n u t z t . Die v o n J . JOHNSON u n d K . M. SMITH

verwendeten Ziffernbezeichnungen sind nicht in allen Fällen identisch. Verschiedene von ersterem als selbständige Arten angesehene Viren wurden von K. M. SMITH als Stämme eines Virus identifiziert und dementsprechend umgruppiert, wobei beispielsweise Tobacco virus 6 Johnson bei SMITH die Bezeichnung Nicotiana virus 1C erhielt. Diese rein schematische Katalogisierung der Viren wurde bei ihrem Erscheinen wegen der Beseitigung des Namenwirrwarrs zunächst begrüßt. Sie weist jedoch starke Mängel auf, da sie eine Gruppierung der Viren nach gemeinsamen Eigenschaften und bestehenden Verwandtschaftsverhältnissen nicht zuläßt. Die sich aus fortschreitenden Untersuchungen ergebende Neugruppierung der Viren von Arten zu Stämmen oder Unterstämmen läßt sich diesem Schema nicht zwanglos eingliedern und führt immer wieder zu Störungen seiner Kontinuität. Man ist in der Folgezeit bemüht gewesen, Kriterien zu finden, auf Grund deren sich eine Klassifizierung der Viren nach natürlichen Verwandtschaftsverhältnissen durchführen läßt und die man einer sinnvollen und zweckmäßigen Nomenklatur zugrunde legen könnte. Neben der Symptomatologie der Viruskrankheiten können hierfür charakteristische Eigenschaften der Viren in vitro und die verschiedensten Möglichkeiten ihrer Übertragung herangezogen werden. Nur in den seltensten Fällen ist es möglich, auf Grund ähnlicher Symptomausprägung an den einzelnen Wirten auf bestimmte Verwandtschaftsverhältnisse der Viren zu schließen. Die Ausprägung der Symptome wird bekanntlich nicht allein durch das Virus, sondern durch einen Komplex weiterer Faktoren bestimmt, die das Auftreten des Krankheitsbildes in verschiedenster Weise beeinflussen können. Das Vorkommen verschiedener Stämme eines Virus auf der gleichen Wirtspflanze und das Vorhandensein latenter Formen kann die Verhältnisse weiter komplizieren.

Klassifizierung u n d N o m e n k l a t u r pflanzlicher Viren

187

QUANJER h a t schon 1931 darauf hingewiesen, daß eine generelle Klassifizierung der Viren auf der Grundlage der Symptomatologie allein nicht möglich ist und in diesem Zusammenhang auf die Bedeutung der als Folge der Infektion auftretenden histologischen Veränderungen in der Wirtspflanze hingewiesen. Mit Hilfe symptomatologischer und histologischer Befunde wurde von ihm ein Klassifizierungsschema der Kartoffelvirosen ausgearbeitet, das im wesentlichen auf dem Auftreten von Gewebenekrosen und ihrer Lokalisation oder Ausbreitung in bestimmten Organen der Wirtspflanze beruht. E r unterscheidet hierbei die nachstehend genannten vier Gruppen: Anekrotisches Mosaik Auftreten nur äußerlich sichtbarer Blattflecke, begleitet von mehr oder weniger starker Kräuselung der Blätter, keine Nekrosen. Viren meist mechanisch übertragbar. (Beispiel: Kartoffel-X-Virus.) Phloem-Nekrose-Virus Nekrosen auf den Siebteil der Blätter beschränkt, wobei neben den eigentlichen Siebzellen auch die angrenzenden Geleitzellen erfaßt werden können. Nur insektenübertragbare Viren. (Beispiel: Kartoffel-Blattroll-Virus.) Top- oder Acronekrose-Virus Die Nekrosen greifen in Blättern, Stengeln und Knollen, von einer engbegrenzten Stelle ausgehend, auf das angrenzende Parenchymgewebe über, wobei die Spitzen der Stengel absterben. Übertragung auf mechanischem Wege, Insektenübertragbarkeit zweifelhaft. (Beispiel: Gelbverzwergungs-Virus der Kartoffel.) (Der Vektor dieses Virus war damals noch nicht bekannt.) Acropetales Nekrose-Virus Nekrosen auf das Kollenchym der Blätter und Blattstiele beschränkt, selten auf andere Gewebeteile übergreifend, das Fortschreiten der Krankheit erfolgt in acropetaler Richtung. Übertragung mechanisch und durch Insekten. (Beispiel: Kartoffel-Y-Virus.) QUANJER h a t mit diesem Schema eine Grundlage f ü r die Virusklassifizierung auf der Basis gut definierter Gewebeveränderungen schaffen wollen. Sein System ist nur f ü r Kartoffelviren aufgestellt und nicht auf alle Viren ausdehnbar. Andere Autoren haben die Symptomatologie nicht mehr berücksichtigt, sondern die Viren nach ihrem Verhalten in vitro und den verschiedenen Möglichkeiten ihrer Übertragung zu ordnen versucht. 1935 gelangten J. JOHNSON und HOGGAN zur Aufstellung recht sinnvoll erscheinender Gruppen, in die sie über 50 Viren nach gemeinsamen Charakteristika einordneten (Abb. 80). Ihre Einteilung beruht auf der Art der Übertragung, wobei die Gruppe der insektenübertragbaren Viren von den übrigen unterschieden wird. Innerhalb

188

G. BAUMANN

dieser beiden Gruppen wird berücksichtigt, ob mechanische Übertragung bek a n n t ist und eine Unterteilung nach dem Verhalten der Viren in vitro vorgenommen. Die Feststellung chemisch-physikalischer Eigenschaften ist bei den nicht preßsaft-übertragbaren Viren unmöglich, so werden hier als Unterscheidungsmerkmale die Insektenüberträger bzw. bestimmte Differentialwirte herangezogen. Außerdem findet Berücksichtigung, ob noch andere Möglichkeiten der Übertragung (Saatgut, Boden) bestehen. Pflanzenviren

'b

Nicht durch saugende Jnsekien übertragbar

Durchsaugende9 tre Jnsekien übertragbar

I

Nicht mechanisch medianis&t I übertragbar I

mechanisch nicht mechanisch I übertragbar i

Übertragung Lebensfähigkeit in vitro durch Pfropfung mehr weniger nicht bekannt bekannt als 7 Tage bei 22°

Lebensfähigkeit in vitro Durch Blattläuse mehr weniger übernicht über als 7 Tage bei 22° tragen tragen

Andere Ubertragungen unbe- mögkannt lieh

Kartoffeln: Therm.Tötungspunkt nicht beiah unter über unter über befat- ten 60° 60" 60° 60° ten

.

fi^

.

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[ f ä c T ö

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Therm.Tötungspunkt Rosaceen Zikaden über unter über unter nicht befal- über- über80° 80° 600 60" befal• ten tragen tragen len nicht A b b . 80. Klassifizierungsschema der pflanzenpathogenen Viren (nach J O H N S O N u n d H O G G A N )

BAWDEN und CHESTER haben wenig später die Bedeutung serologischer Befunde für die Klassifizierung der Viren hervorgehoben und auf Grund serologischer Prüfungen eine Anzahl Pflanzenviren in 17, ihren serologischen Verwandtschaftsverhältnissen entsprechende Gruppen eingeordnet. Serologische Beziehungen sowie morphologische Eigenschaften der Viren s t e l l e n a u c h R U S K A ( 1 9 5 0 ) , SCHRAMM ( 1 9 5 4 ) u n d F R I E D R I C H - F R E K S A

(1954)

als die wichtigsten Kriterien f ü r eine Einteilung der Viren in den Vordergrund. Unter der Morphologie soll hierbei nicht nur die elektronenoptisch erfaßbare äußere Gestalt, sondern auch die durch chemische Untersuchungen aufzuklärende I n n e n s t r u k t u r der Partikel verstanden werden. Innerhalb der phytopathogenen Viren unterscheidet SCHRAMM unter Berücksichtigung der erwähnten Kriterien folgende Gruppen : a) Annähernd kugelförmige, kristallisierbare Virusmoleküle Diese Viren stellen hinsichtlich ihrer Struktur und Zusammensetzung die einfachsten bisher bekannten Arten dar. Sie bestehen nur aus Protein u n d

Klassifizierung u n d N o m e n k l a t u r pflanzlicher Viren

189

Ribonukleinsäure (RNS). Mechanisch übertragbar. Vertreter: buschiges Verzwergungs-Virus der Tomate, Tabaknekrose-Virus, WasserrübengelbmosaikVirus, südliches Bohnenmosaik-Virus, das Tabakringflecken-Virus und das bisher nicht genauer untersuchte Luzernemosaik-Virus. b) Stäbchenförmige Viren Auch die Viren dieser Gruppe sind in ihrem Bau einheitlich, einige lassen sich in Form parakristalliner Nadeln gewinnen. Insekten- und mechanische Übertragung möglich. Das a m besten untersuchte Virus dieser Gruppe ist das TMV, weiterhin das Kartoffel-X-Virus, das Kartoffel-Y-Virus, Ätzmosaik-Virus des Tabaks u. a. c) Große, sich in Insekten vermehrende Pflanzenviren Die Viren dieser Gruppe sind nur insektenübertragbar, wobei als Vektoren ausschließlich Zikaden fungieren. Für einige dieser Viren ist der exakte Nachweis ihrer Vermehrung im Insekt bereits erbracht worden, für andere wird sie verm u t e t . Vertreter dieser Gruppe sind das Vergilbungsvirus der Aster, das Gelbverz wergungs- Virus der Kartoffel u. a. Nachdem f ü r eine größere Zahl von Viren die Feststellung ihrer Eigenschaften u n d damit ihre Zusammenfassung zu natürlichen Gruppen möglich geworden war, wurde mehr und mehr die Forderung laut, n u n auch in nomenklatorischer Hinsicht ein diese Ordnung berücksichtigendes international verständliches System aufzustellen. Von vielen Autoren wurde in diesem Zusammenhang die Zweckmäßigkeit der Anwendung des binomialen Nomenklatursystems auf die Viren betont. Wenn es auch bisher noch umstritten ist, ob die Viren lebende Organismen sind, so ist es doch sicher, daß sie von den pflanzlichen und tierischen Proteinen als besondere Gruppe abgetrennt und auch in nomenklatorischer Hinsicht besonderen Regeln unterworfen werden müssen. Ihre Einbeziehung in die binomiale Nomenklatur wird als durchaus wünschenswert erachtet, da dieses System dem Biologen vertraut ist und internationale Einheitlichkeit erlaubt. Im binären System mit seinen Unterteilungen (Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art) ist auch den natürlichen Verwandtschaftsgruppen a m ehesten Rechnung zu tragen und die Kontinuität der Benennung am besten zu gewährleisten. Es liegen heute verschiedene binomiale Nomenklatursysteme f ü r die Viren vor, von denen allerdings bisher keines endgültige Anerkennung bzw. allgemeine Anwendung gefunden h a t . Die ersten Meinungsverschiedenheiten entstehen bereits bei der Frage, unter welchem Sippenbegriff die Gesamtheit der Viren zusammenzufassen ist und welcher Platz ihnen innerhalb der botanischen Systematik eingeräumt werden soll. Während HOLMES (1939) sie in seinem System ursprünglich unter der Bezeichnung Vira dem Pflanzenreich gegenüber. stellte u n d dieses Reich in die beiden Kreise der Phytophagen und Zoophagen unterteilte, gibt er ihnen in der 1948 erschienenen Neufassung seiner binomialen Nomenklatur den Rang einer den Bakterien angegliederten Ordnung Virales.

190

G. BAUMANN

Auch THORNBERRY (1941) faßt die Viren zu einer Ordnung Biovirales zusammen, während MCKINNEY (1944) sie als den Kreis der Viriphyten in das Pflanzenreich einordnet. HOLMES will mit seinem System die durch die vielen Synonyme entstandene Verwirrung beseitigen und gegenüber den starren Schemata von SMITH und JOHNSON eine natürliche Ordnung der Viren vornehmen. Gemeinsame Eigenschaften und Merkmale sollen hierbei weitgehend Berücksichtigung finden, die Bezeichnungen allerdings sind im wesentlichen von der Symptomatologie abgeleitet. Anlaß zur Kritik an diesem Schema hat vor allem die einseitig erscheinende Betonung der Symptomatologie gegeben, sowie die große Mannigfaltigkeit der Gattung Marmor (von 128 pflanzenpathogenen Viren, die HOLMES in seinem System erfaßt, gehören 67 dieser Gattung an), ihre ungenügende Untergliederung und die Zusammenfassung aller Viren, über die bisher nur ungenügende Kenntnisse vorliegen, in eine Untergruppe dieser Gattung. Wenn man auch über den systematischen Wert des HoLMES'schen Schemas geteilter Meinung sein kann, so bleibt doch unbestritten, daß HOLMES für die überwiegende Mehrzahl aller bisher beschriebenen phytopathogenen Viren international verständliche Bezeichnungen geprägt hat. Diesem Bemühen hat sich in diesem Umfang bisher keiner seiner Kritiker unterzogen. HOLMES ist als erster, zumindest in nomenklatorischer Hinsicht, der allgemeinen Forderung nach praktisch anwendbaren, einheitlichen und eindeutigen Bezeichnungen gerecht geworden. Binomiale Nomenklatur nach

HOLMES

Virales Von den nachstehend erwähnten Unterordnungen wird nur bei den pflanzenpathogenen Viren auf die entsprechende Untergliederung näher eingegangen.

I. U. 0 . Phagineae II. U. 0. Phytophagineae III. U. 0. Zoophagineae

Bakteriophagen pflanzenpathogene Viren tierpathogene Viren Phytophagineae

(griechisch: phytos = Pflanze, phagein = I. Familie: Chlorogenaceae (griechisch: chloros = grün, Viren, die Vergilbungskrankheiten hervorrufen und tragen werden. 6 Gattungen: Arttypus : C. callistephi 1. Chlorogenus 2. Carpophthora (griechisch: fruchtzerstörend) 3. Morsus (lateinisch : morsus = Biß, Quälung)

essen) genos = erzeugend). durch Zikaden über-

C. lacerans

Virus : infektiöse Chlorose der Aster Pfirsich-X

M. suffodiens

Luzerneverzwergung

Klassifizierung und Nomenklatur pflanzlicher Viren

4.

Aureogenus (lateinisch: aureus = golden, genus = Gruppe) 5. Galla (lateinisch: galla = Geschwulst) 6. Fractilinea (lateinisch: fractus = unterbrochen, linea = Linie)

191

Arttypus : A. vastans

Virus : Gel b verz werg u ng der Kartoffel

G. fijiensis

F i d j i k r a n k h e i t des Zuckerrohrs

F.

Mais-Strichel

maidis

I I . Familie: Marmoraceae (lateinisch: marmor = Fleckung). Neben der großen Gruppe der Mosaikkrankheiten eine große Anzahl recht verschiedenartiger Viren umfassend. 6 G a t t u n g e n : M. tabaci TMV 1. Marmor 9 Acrogenus Kartoffel- SpindelA. solani knollenkrankheit (griechisch: die Spindelförmigkeit der Knollen kennzeichnend) Kartoffel-Blattroll 3. Corium C. solani (lateinisch: corium = Leder) 4. Nanus N. loganobacci Verzwergung von (lateinisch: nanus — Zwerg) loganobaccus Rubus Rauhrindigkeit von 5. Rimocortius R. kwanzani Prunus serrulata (lateinisch: rima = Riß, corte x = Rinde) symptomloses 6. Adelonosus A. lilii Lilienvirus (griechisch: adelos = unsichtbar, nosos = Krankheit) I I I . Familie: Annulaceae (lateinisch: anulus1 = Ring). Gruppe der Ringspot-Viren. 1 G a t t u n g : Annulus1 A. tabaci

Ringfleckigkeit des Tabaks

IV. Familie: Rugaceae (lateinisch: ruga = Runzel, Falte). U m f a ß t die Viren, die Kräuselkrankheit hervorrufen. 1 G a t t u n g : Ruga R. tabaci Tabakkräusel V. Familie: Savoiaceae. Viren dieser Gruppe verursachen a n den befallenen Pflanzen ganz charakteristische Kräuselsymptome, die den Pflanzen das Aussehen von Wirsing (französisch: chou de Savoie) geben. 1 G a t t u n g : Savoia S. betae europäische RübenKräuselkrankheit 1

HOLMES

gibt hier irrtümlich die Schreibweise „annulus" an.

192

G. BAUMANN

V I . F a m i l i e : Lethaceae (lateinisch: letum1 = Tod). Diese Familie erhält in ihrer einen G a t t u n g n u r ein Virus: Lethurn L. australiense Bronzefleckenk r a n k h e i t der Tomate U n t e r weitgehender V e r w e n d u n g der ÜOLMES'schen B e z e i c h n u n g e n h a t McKiNNEY (1954) d u r c h s t ä r k e r e B e r ü c k s i c h t i g u n g der Ü b e r t r a g u n g s a r t u n d Reich . Phyta Zweig. V/riphyta Klasse: Phytophag/ Ordnung: Spermotophytophagaies: Viren der Spermatophyten / \ Ó Rugaceae

Übertragung: mechanisch durch nur durch möglich Jnsekten Pfropfung 1

Jnsekten Überträger: unbek. Thrips• Blatt• Zika- Neurooder arten lause den diden Blattläuse E s> 1 1

o .c

I

§• 9 ml Verdünnung 10"2 10"3 10" 4 10" 5 jeweils einen ml überpipettieren. J e d e Verdünnungsstufe auf je 2 Nicotiana glutinosa abreiben. Vor der Abreibung, die bei diesem Versuch a m besten mit dem Zeigefinger geschieht, die rechten B l a t t h ä l f t e n von 5 älteren B l ä t t e r n einer testreifen N. glutinosa mit wenig K a r b o r u n d bestreuen. Linke B l a t t h ä l f t e n ohne K a r b o r u n d abreiben, Blätter gründlich mit dest. Wasser abspritzen, Pflanzen bei hoher Luftfeuchtigkeit aufstellen.

Kleines virologisches P r a k t i k u m

227

Berechne die durchschnittliche Anzahl der Lokalläsionen auf den Blatthälften. I s t die Abreibung einwandfrei durchgeführt, so zeigt sich nach 2—4 Tagen, d a ß die Lokalläsionen auf den mit KarborundabgeriebenenBlatthälften zahlreicher a u f t r e t e n , da mehr Eintrittsstellen f ü r das Virus geschaffen wurden (Abb. 86). Außerdem erhöht sich der V e r d ü n n u n g s e n d p u n k t des Virus bei A n w e n d u n g v o n K a r b o r u n d . C O S T A , A . S . ( 1 9 4 4 ) Quantitative studies with carborundum anditsuseinlocal-lesion tests. Phytopathology 34, 288—300. KALMUS, H . , u n d KASSANIS, B . (1945)

The use of abrasives in t h e transmission of plant viruses. Ann. appl. biol. 32,230—235.

Versuch 4: Infektionsmethode

nach

YARWOOD.

V e r s u c h s m a t e r i a l : Sonnenblume (Helianthus annuus) oder Nicandra physaloides, infiziert mit dem Virus der Bronzefleckenkrankheit der Tomate. Nicandra physaloides, Abb. 86. Abreibungsversuch mit TMV auf 5 - B l a t t s t a d i u m oder Gartenbohne Nicotiana glutinosa. Linke Blatthälfte ohne, rechte Blatthälfte mit Hilfe eines Abrasiva (Phaseolusvulgaris) Sorte „Golden abgerieben (Original S C H A D E ) Cluster W a x " , „Goldina W a c h s " in Töpfen, P r i m ä r b l a t t s t a d i u m . G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Korkbohrer, Pinzette, Rasierklinge, Spritzflasche mit dest. Wasser. 0 , 1 5 m P h o s p h a t p u f f e r l ö s u n g p H 7 , K a r b o r u n d p u d e r feinkörnig Nr.2227 Merck. Einige weniger stabile Viren, bei denen die Infektionsrate nach Ü b e r t r a g u n g mittels Glasspatel u. a. gering ist, lassen sich auf folgende Weise besser übertragen : Aus B l ä t t e r n der Sonnenblume oder Nicandra physaloides mit systemischen S y m p t o m e n der Bronzefleckenkrankheit der Tomate 6—8 Blattstücke v o n etwa 1 cm Durchmesser ausstanzen, aufeinanderlegen, mit einer Pinzette zusammenhalten u n d die R u n d u n g der Blattstücke a n einer Seite geradeschneiden. Die frisch entstandenen Schnittflächen sofort auf je 2 Blätter von 3 Nicandra physaloides oder Gartenbohnen abreiben, die zuvor mit 0,15 m Phosphatpuffer p H 7 besprengt u n d mit K a r b o r u n d b e s t ä u b t wurden. Blätter sofort nach der I n f e k t i o n mit dest. Wasser abspritzen, Pflanzen bei hoher Luftfeuchtigkeit aufstellen. Wende zur Kontrolle die Spatelmethode (Versuch 1) bei 3 Pflanzen derselben Aussaat wie im Versuch a n u n d vergleiche den Infektionserfolg.

228

CH.SCHADE

Unter Vermeidung der üblichen Preßsaftherstellung wird das Virus bei der Methode von Y A R W O O D auf dem kürzesten Weg aus der Wirtszelle in die zu infizierende Zelle übertragen. I m Zellsaft treten Oxydationsvorgänge vor der Abreibung nicht ein, so daß der Infektionserfolg sicherer ist. YARWOOD, C. E.(1953) Quick virus inoculation by rubbingwith fresh leafdiscs. Plant dis. reptr. 37, 5 0 1 - 5 0 2 .

Versuch 5: Sensibilisierung der Pflanze durch eine Dunkelperiode (siehe auch S. 56). V e r s u c h s m a t e r i a l : Kartoffel-X-Virus infizierte Pflanzen oder konservierter XVirus enthaltender Preßsaft bzw. TMVhaltiger Preßsaft, 12 Nicotiana acuminata, 8- bis 10-Blattstadium, N. glutinosa 8-Blattstadium in Töpfen. G e r ä t e : Dunkelsturz oder leere, größere Blumentöpfe, Infektionsgeräte. Von 12 infektionsreifen Nicotiana acuminata, die unter gleichen Bedingungen herangezogen wurden, 6 Pflanzen im Gewächshaus vor der Virusübertragung für 24 Std. mit Dunkelsturz bedecken, die übrigen bei normalen Lichtverhältnissen stehenlassen. Bei allen Pflanzen Saftübertragung des Kartoffel-X-Virus, Verdünnung 1 : 100 (Leitungswasser), ohne Karborund durchführen (siehe Versuch 1). Pflanzen bei hoher Luftfeuchtigkeit aufstellen. Der Versuch kann u. a. auch mit N. glutinosa und TMV vorgenommen werden. Vergleiche Zeitpunkt und Stärke der Symptomausprägung in beiden Versuchsreihen. Bei den dunkelbehandelten Pflanzen liegt eine erhöhte Empfindlichkeit gegen die Infektion vor, die durch den veränderten physiologischen Zustand dieser Pflanzen erklärt wird. Die Symptome der systemischen Infektion treten bei den dunkelgestellten N. acuminata früher und etwas stärker auf als bei den Kontrollen. Bei N. glutinosa erhöht sich die Anzahl der Lokalläsionen pro Blatteinheit nach Dunkelbehandlung vor der Abreibung. BAWDEN, F. C. and ROBERTS, F. M. (1947) The influence of light intensity on the sus•ceptibility of plants to certain viruses. Ann. appl. biol. 34, 286—296. BAWDEN, F. C. and PIRIE, N. W. (1952) Physiolcgy of virus diseases. Ann. rev. plant physiology 3, 171 — 188.

Versuch 6: Steigerung des Infektionserfolges durch Chemikalien. V e r s u c h s m a t e r i a l : TMVhaltiger Preßsaft, Gartenbohne ( P h a s e o l u s vulgaris) Sorte „Golden Cluster W a x " oder „Goldina Wachs", Primärblattstadium. G e r ä t e und R e a g e n z i e n : Schere, Infektionsgeräte, große Petrischalen. 1 %ige Calciumchloridlösung. Die Primärblätter von 3 Gartenbohnenpflanzen, die noch keine weiteren Blätter ausgebildet haben, mit TMVhaltigem Preßsaft (1 : 1000 mit Leitungswasser verdünnt) und Karborund abreiben, mit dest. Wasser abspülen. 10 min nach der Abreibung Blätter halbieren, die 6 rechten Blatthälften für 10 min in eine 1 %ige CaCl 2 -Lösung tauchen, dann mit dest. Wasser abwaschen, zwischen Filterpapier abtrocknen und in Petrischalen auf wenig Wasser schwimmend, im

Kleines virologisches P r a k t i k u m

229

Gewächshaus bei guten Lichtverhältnissen aufstellen. Die linken B l a t t h ä l f t e n zur Kontrolle in gleicher Weise behandeln, jedoch in Leitungswasser t a u c h e n s t a t t in CaCl 2 -Lösung. Vergleiche die durchschnittliche Anzahl der Lokalläsionen des TMV auf beiden B l a t t h ä l f t e n . Die P r i m ä r b l ä t t e r einer Pflanze gelten zwar als physiologisch gleichwertig, doch ist der Vergleich von B l a t t h ä l f t e n zuverlässiger. Die Behandlung mit CaCl 2 nach der Abreibung h a t bei der Gartenbohne eine stimulierende Wirkung auf die TMV-Infektion. Die Anzahl der Lokalläsionen ist etwa u m das vierfache gesteigert. YARWOOD, C. E. (1954) Zinc inoreases susceptibility of bean leaves to tobacco mosaic virus. Phytopathology 44, 230—233.

Versuch 7: Spaltpfropfung (siehe auch S. 52). V e r s u c h s m a t e r i a l : Junge, gesunde u n d Blattrollvirus infizierte Kartoffelpflanzen in Töpfen. G e r ä t e : Scharfes Skalpell oder Rasiermesser, Bast oder Perfolband, evtl. Glasglocken. Wüchsige Pflanzen gleicher Sproßstärke verwenden. Pfropfreis von einer Blattrollvirus infizierten Kartoffelpflanze wählen, auf etwa 5 cm Länge kürzen, alle Blätter bis auf die jüngsten entfernen, u m die Transpiration zu verringern. Das untere E n d e (ca. 2—3 cm) des Pfropfreises keilförmig zuschneiden. Schnell arbeiten, Schnittflächen dürfen nicht austrocknen. Die gesunde Unterlage kappen, der Länge des Keilschnittes entsprechend längs spalten u n d dabei den Schnitt durch einen Stengelknoten f ü h r e n . Das Reis einfügen u n d die Pfropfstelle in der ganzen Länge vorsichtig (Gewebequetschungen!), aber fest mit B a s t umwickeln u n d diesen verknoten (siehe Abb. 36). Bei Verwendung von Perfolband es vor Gebrauch durch Wasser ziehen. Pflanzen f ü r 5—10 Tage in eine K a b i n e mit hoher Luftfeuchtigkeit oder u n t e r eine Glasglocke stellen, gut schattieren, allmählich a n geringere Luftfeuchtigkeit gewöhnen. Beobachte, wann die S y m p t o m e des Blattrollvirus a n der Unterlage in Erscheinung treten. U n t e r sommerlichen Temperaturverhältnissen geschieht es nach etwa 3 Wochen. SMITH, K . M. (1947) L t d . Worcester.

Virus diseases of f a r m and garden crops. Littlebury and Co.

Versuch 8: Nachbarschaftspfropfung (Ablaktieren mit Gegenzungen). V e r s u c h s m a t e r i a l : Junge, wüchsige, gesunde u n d Blattrollvirus infizierte Kartoffelpflanzen in Töpfen. G e r ä t e : Scharfes Skalpell oder Rasiermesser, Bast oder Perfolband, glocken.

Glas-

230

CH.SCHADE

Beim Ablaktieren wird das Reis erst nach Verwachsung der P f r o p f p a r t n e r , zuweilen ü b e r h a u p t nicht von der Mutterpflanze getrennt. Eine gesunde u n d eine Blattrollvirus infizierte Kartoffelpflanze mit Sprossen gleicher Stärke nebeneinanderstellen. Blätter a n den zu p f r o p f e n d e n Sprossen nur entfernen, soweit sie bei der P f r o p f u n g stören. Die erforderlichen Schnitte in gleicher Größe u n d passender Höhe a n je einem Sproß der beiden Pflanzen ausführen, indem zuerst ein flacher Ausschnitt gemacht wird, in dessen Mitte

Abb. 87. Ablaktieren mit Gegenzungen (nach

GAUCHER)

d a n n bei einem Sproß ein Schnitt von oben nach unten, bei d e m anderen entgegengesetzt ausgeführt wird (Abb. 87). Die Zunge des einen Reises in den Schnitt des anderen einführen, sofort fest verbinden. Gepfropfte Pflanzen mit Glasglocke bedecken. Verband öfter kontrollieren, wenn nötig vorsichtig lösen u n d etwas lockerer erneuern. Beobachte, wann sich die S y m p t o m e des Blattrollvirus bei d e m gesunden P f r o p f p a r t n e r entwickeln. Sobald sie deutlich sichtbar sind, das Pfropfreis von der Mutterpflanze trennen. W I N K L E R , H . ( 1 9 2 4 ) Die Methoden der P f r o p f u n g bei Pflanzen. I n Abderhalden, H a n d b u c h der biologischen Arbeitsmethoden. Abt. X I , Teil 2, Bd. 2, 765—800.

231

Kleines virologisches P r a k t i k u m

Versuch 9: Flaschenpfropfung. V e r s u c h s m a t e r i a l : J u n g e , gesunde u n d Blattrollvirus infizierte Kartoffelpflanzen in Töpfen. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Scharfes Skalpell oder Rasiermesser, 150 ml Erlenmeyerkolben. Eine andere Art der P f r o p f u n g , bei der das Reis während des Verzent bleibt, ist die sogenannte

'S

A n einem etwa 20 cm hohen ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ j Sproß einer jungen, gesunden, im Topf gezogenen Kartoffelpflanze einen flachen Ausschnitt v o n etwa | IL» 5 cm Länge anbringen, ebenso a n d e m blattrollkranken Reis, das mit langem Stengel oder sogar als ganzer Sproß mit Wurzel verwendet wird (Abb. 88). Die Sprosse werden a n den angeschnittenen "\i 1 Stellen mit Bast zusammen1 I WMl gebunden, so d a ß K a m b i u m auf 1 L M^gjjflk K a m b i u m liegt. U n t e r h a l b der »nf a > Pfropfstelle d e n Stengel bzw. die Wurzel des Pfropfreises in einen Kolben mit Nährlösung (Knop) stellen. Der Kolben wird in passender Höhe mit Hilfe eines Stativs TfmBpS, . 'M'ftUig angebracht oder auf den Topf der A b b - 8 8 . Piaschenpfropfung (Original S C H A D E ) Unterlage gestellt. Alle B l ä t t e r der Unterlage, ausgenommen die vollentfalteten in der Nähe des Vegetationspunktes, entfernen, u m den Virustransport in diese Blätter zu fördern. Beobachte, wann sich S y m p t o m e des Blattrollvirus a n der Unterlage zeigen, erst d a n n das Reis u n t e r h a l b der Pfropfstelle abschneiden. BLAKESLEE, A . P . and PARNHAM, M . E . (1923) Bottie grafting. J . h e r e d i t y l 4 , 1 7 1 —173.

Versuch 10: Knollenpfropfung. V e r s u c h s m a t e r i a l : G e s u n d e u n d Kartoff el- X- Virus infizierte Kartoff elknollen. G e r ä t e : Korkbohrer, K ä s t e n oder Töpfe mit desinfizierter Erdmischung (Erde + Sand 1 : 1).

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Aus einer gesunden Kartoffelknolle mit Hilfe eines Korkbohrers einen Zylinder von etwa 13 mm Durchmesser ausstechen. Dieser soll ein Auge haben und wird zur Gesundheitskontrolle ausgepflanzt. Aus einer X-Virus kranken Knolle mit einem um 1—2 Nummern größeren Korkbohrer einen augenlosen Zylinder ausstanzen und in die gesunde Knolle implantieren (siehe Abb. 36). Die gepfropfte Knolle in einem desinfizierten Gemisch von Sand und Erde ( 1 : 1 ) im Gewächshaus auspflanzen. Sobald die Sprosse einige vollentfaltete Blätter haben, serologische P r ü f u n g auf das X-Virus der Kartoffel mit der Blättchenmethode durchführen (siehe Versuch 24). Die Sprosse der ursprünglich gesunden Kartoffelknolle ergeben eine positive Reaktion. F ü g t man einen Zylinder aus einer gesunden Knolle mit einem Auge als „ R e i s " in eine kranke Knolle, so sind von dieser alle Augen zu entfernen. M U R P H Y , P . A . and M C K A Y , R . ( 1 9 2 6 ) Methodsforinvestigatingthe virus diseases of the potato, and some results obtained by their use. Sei. proc. roy. Dublin soc. 18, 169 — 184.

Versuch 11: Übertragung des Gurkenmosaikvirus durch Cuscuta Yunck. (siehe auch S. 59).

campestris

V e r s u c h s m a t e r i a l : Junge, Gurkenmosaikvirus infizierte Nicotiana glutinosa, Samen von Cuscuta campestris, junge N. glutinosa in Töpfen. G e r ä t e und R e a g e n z i e n : Petrischalen 10 cm 0 , Filterpapier, Mull, Schere, Bindfaden. Konz. Schwefelsäure. Samen von Cuscuta campestris 30 min in konzentrierte H 2 S 0 4 legen, Säure abgießen, durch viel Wasser ersetzen, damit die entstehende Wärme nicht schädigend wirkt. Samen in Mull einbinden, wässern bis alle Säure entfernt ist. Die Keimfähigkeit der hartschaligen Samen erhöht sich durch die Säurebehandlung. Samen in Petrischalen auf feuchtem Filterpapier bei diffusem Licht und Zimmertemperatur keimen lassen. Sobald die Keimpflanzen eine Länge von 3 bis 4 cm haben, Triebspitzen vorsichtig, ohne sie zu verletzen, a n junge Gurkenmosaikvirus infizierte N. glutinosa lehnen. Nach erfolgter Parasitierung und beginnender Verzweigung der Seide Triebe auf gesunde, junge N. glutinosa überleiten oder vegetative Sprosse von 10 bis 20 cm Länge abschneiden und einzeln u m Blattstiele junger N. glutinosa wickeln (siehe Abb. 37). Zur Kontrolle mit virusfreien Sproßstücken von Cuscuta und gesunden N. glutinosa ebenso verfahren. Beobachte, wann die ersten Anzeichender erfolgten Virusübertragung auftreten. Bei jungen N. glutinosa, durch deren Stengelgewebe die Haustorien des Parasiten leicht eindringen können, zeigen sich die ersten Symptome des Gurkenmosaikvirus etwa nach 10 Tagen. Vergleiche diese Symptome mit denen des Gurkenmosaikvirus auf der ersten Wirtspflanze. Die Übereinstimmung des Krankheitsbildes zeigt, daß das GMV übertragen wurde. S C H M E L Z E R , K. (1956) Beiträge zur Kenntnis der Übertragbarkeit von Viren durch Cuscuta-Arten. Phytopath. Z. 28, 1 - 5 6 .

Kleines virologisehes Praktikuni Versuch 12: Übertragung des Blattrollvirus durch Myzus auch S. 99).

233 persicae

Sulz, (siehe

V e r s u c h s m a t e r i a l : Blattrollvirus infizierte K a r t o f f e l b l ä t t e r , besonders geeignet sind die S o r t e n „ V o r a n " , „ S t ä r k e r e i c h e " , „ E r s t l i n g " , „Sieglinde" bzw. Dunkel- oder L i c h t k e i m e b l a t t r o l l k r a n k e r Kartoffelknollen, S t a m m k u l t u r v o n Myzus persicae. Physalis floridana, jeweils 3 Pflanzen in einem Topf, 1 — 2 - B l a t t s t a d i u m . G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Pinsel, Petrischalen, C e l l o p h a n t ü t e n , Pikierkästen, evtl. Z u s a t z b e l e u c h t u n g 500 W a t t , L u x m e t e r , E 605 oder W o f a t o x .

Abb. 89. Physalis floridana im Alter von 3 Wochen links gesund, rechts im Kotyledonenstadium infiziert mit dem Blattrollvirus (nach B A E R E C K E ) Falls keine Z u s a t z b e l e u c h t u n g zur V e r f ü g u n g s t e h t , Versuch in der Zeit v o n März bis Oktober d u r c h f ü h r e n . B l a t t r o l l v i r u s infizierte K a r t o f f e l b l ä t t e r bzw. Dunkel- oder L i c h t k e i m e in P e t r i s c h a l e n legen u n d mit einem Pinsel 10—15 B l a t t l ä u s e vorsichtig aus der virusfreien S t a m m z u c h t (vgl. S. 99) auf die Pflanzenteile ü b e r t r a g e n , ohne die B l a t t l ä u s e zu verletzen. N a c h 3-tägiger F ü t t e r u n g ü b e r t r a g e n die B l a t t l ä u s e d a s Virus mit Sicherheit. Sie werden vorsichtig u m g e s e t z t , ohne die S t e c h b o r s t e n zu verletzen, auf gesunde, gut m i t Wasser versorgte Physalis floridana, die h ö c h s t e n s 2 L a u b b l ä t t e r h a b e n d ü r f e n . Ältere Pflanzen sind n i c h t m e h r so empfindlich. 2 — 3 Läuse genügen zur I n f e k t i o n von 3 Testpflanzen. Ü b e r die T ö p f e m i t Versuchspflanzen Cellophant ü t e n ziehen. N a c h 3 T a g e n B l a t t l ä u s e m i t dem Insektizid E 605 oder W o f a t o x a b t ö t e n u n d die Pflanzen in P i k i e r k ä s t e n u m p f l a n z e n . U m zu kontrollieren,

234

CH.SCHADE

welchen Einfluß Saugschäden auf das Wachstum von Physalis haben, den gleichen Versuch mit virusfreien Blattläusen aus der Stammkultur durchführen. Daneben eine Reihe gesunde, unbehandelte Physalis floridana einpflanzen. Wenn möglich, erhalten die Pflanzen anschließend Zusatzbeleuchtung, da diese die Ausbildung der Blattrollsymptome beschleunigt und verstärkt. Lampen (500 Watt) so aufhängen, daß in Höhe der Pflanzen eine Lichtintensität von etwa 3600 Lux herrscht. Vergleiche das Wachstum der Pflanzen in den 3 Versuchsreihen und beobachte, wann die ersten Symptome des Blattrollvirus auftreten. Ohne Zusatzbeleuchtung sind die Krankheitssymptome nach 8—12 Tagen zu erkennen. Die Blätter rollen oder sie sind stark nach u n t e n gebogen, die Blattspreite ist verkleinert und die Internodien sind verkürzt. Die Pflanzen der 2. Versuchsreihe, an denen virusfreie Blattläuse gesogen haben, weisen infolge der Saugschäden eine Wuchshemmung auf (Abb. 89). Bei Anwendung von Zusatzbeleuchtung treten die Krankheitssymptome bereits nach 5—7 Tagen auf. BAERECKE, M.L. (1950) Erfahrungen mit Physalis floridana R y d b . u n d Physalis angulata L. als Testpflanze f ü r das Blattrollvirus der Kartoffel. Züchter 20, 99 — 102. HAMANN, U . (1956) Der Blattrollvirustest mit Physalis floridana R y d b . unter Verwendung von Zusatzbeleuchtung. Züchter 26, 37—39.

III. Die viruskranke Pflanze Versuch 13: Virus-Einschlußkörper in Epidermis- und Haarzellen (siehe auch S. 41 und S. 159). a) Amorphe Einschlüsse (X-Körper). b) Kristalline intrazelluläre Einschlüsse. c) Kristalline intranucleäre Einschlüsse. Die Untersuchung der Viruseinschlußkörper erfolgt am besten a n Pflanzen, die vor 10—28 Tagen infiziert wurden. Zuerst entstehen die amorphen Einschlüsse (X-Körper), die bald in kristalline umgebildet werden u n d d a n n nicht mehr von den übrigen kristallinen Viruseinschlüssen zu unterscheiden sind, die von vornherein als solche gebildet wurden. V e r s u c h s m a t e r i a l : a) Blätter von Solanum nodiflorum infiziert mit TomatenAucubamosaik-Virus. b) Blätter von Tabak (Nicotiana tabacum) infiziert mit TMV, Gelb- oder Grünstamm. c) Blätter von Tabak (Nicotiana tabacum) infiziert mit dem Ätzmosaikvirus des Tabaks (severe tobacco etch). G e r ä t e und R e a g e n z i e n : Rasierklinge, Pinzette, Objektträger, Deckgläser, Blockschälchen, Mikroskop, Mikroskopierlampe, Phasenkontrasteinrichtung. Fixiergemisch nach Carnoy: abs. Alkohol 60 ml, Chloroform 30 ml, Eisessig 10 ml oder 3 Teile abs. Alkohol (96—98 %iger genügt auch), 1 Teil Eisessig.

Kleines virologisches Praktikum

235

Äthylalkohol 96 %ig, Formaldehyd 8 %ig, wässeriges Glycerin, Bengalrosa 0.5 %ige wäßrige Lösung, Trypanblau 0,5 %ige wäßrige Lösung, 0,1 g Bromphenolblau, 10 g Quecksilberchlorid, Essigsäure 0,5 %ig, Lugolsche Lösung: 2 g Kaliumjodid und 1 g Jod in 300 ml dest. Wasser lösen. a) Mittelrippe der Blattunterseite von infizierten Solanum nodiflorum Pflanzen leicht anschneiden, mit Pinzette ein Stück Epidermis abziehen und in Wasser mikroskopieren, besonders günstig mit Hilfe der Phasenkontrasteinrichtung. A m o r p h e Einschlußkörper des Tomaten-Aucubamosaik-Virus in den Epidermishaaren beobachten. Die Gestalt der X-Körper zeigt eine gewisse Abhängigkeit vom Virusstamm und von der Wirtspflanze. Bei Solanum, nodiflorum fällt besonders die körnige Struktur der amorphen Einschlüsse des Tomaten-Aucubamosaik-Virus auf. b) Epidermisabrisse von TMVinfizierten Tabakblättern herstellen. Die k r i s t a l l i n e n Einschlußkörper in den Epidermishaaren beobachten (siehe Abb. 77). Es handelt sich vorwiegend um hexagonale Plattenkristalle, die sehr zahlreich in den Epidermis- und Haarzellen auftreten können. Um die kristallinen Einschlußkörper des TMV zu fixieren, frisch hergestellte Epidermisabrisse auf folgende Weise behandeln: Fixieren: 3—4 Minuten in Carnoy. Spülen: in 96%igem reinem Alkohol. Aufbewahren: in frischem 96 %igem reinem Alkohol. Beobachten: in dest. Wasser. Die fixierten kristallinen Viruseinschlüsse sind über ein J a h r haltbar. Die amorphen und kristallinen Viruseinschlüsse des frischen Materials nach einer der 3 folgenden Methoden fixieren und färben: 1. Fixieren: Formalin 8 %ig 15 min. Färben: Bengalrosa 0,5 %ig minimal 20 min. Wässern: einige Minuten in Leitungswasser. Beobachten: in Wasser oder Glycerin. II. Fixieren: Formalin 8 %ig 15 min. Färben: Trypanblau 0,5 %ig minimal 30 min. Wässern: einige Minuten in dest. Wasser. Beobachten: in Wasser oder Glycerin. I I I . Fixieren: Formalin 8 %ig 15 min. Färben: HgCl2 10 g, Bromphenolblau 0,1 g, dest. Wasser 100 ml 15 min. Spülen: Essigsäure 0,5 %ig 20 min, dest. Wasser einige Minuten. Beobachten: in Wasser oder Glycerin. Mit diesen Farbstoffen färben sich ebenfalls der Nucleus, die Nucleolen und die Chloroplasten. c) Epidermisabrisse herstellen von Tabakblättern, die seit wenigstens einer Woche systemische Symptome des Atzmosaiks zeigen. I n Lugolscher Lösung beobachten.

236

CH.SCHADE

I m Zellkern sind die E i n s c h l u ß k ö r p e r dieses Virus als kristalline, rechteckige, d ü n n e P l a t t e n zu sehen, die sich l e u c h t e n d gelb g e f ä r b t h a b e n (Abb. 90). I h r e Zahl k a n n bis zu 30 in einem K e r n betragen. KASSANIS, B . (1939)

Intranuclear

in-

clusions in virus infected plants. Ann. appl. biol. 26, 7 0 5 - 7 0 9 . KASSANIS, B . a n d S H E F F I E L D , P . M . L .

(1941) Variations in the cytoplasmic inclusions induced by three strains of tobacco mosaic virus, Ann. appl. biol. 28,360—367. MCWHORTER, F . P . (1941) P l a n t virus

differentiation by trypan-blue reactions within infected tissue. Stain technol. 16, Abb. 90. Kristalline Einschlußkörper des Tabakätzmosaikvirus im Kern einer Epidermiäzelle von Tabak, gefärbt mit Lugolscher Lösung (Original SCHADE)

143-148.

XEROS, N . (1953) D e v e l o p m e n t of in-

tranuclear inclusions in virus diseased cells of lepidopterous larvae. Nature 172, 309-310.

RUBIO-HUERTOS, M. (1954) Rapid extraction of intact crystalline inclusions from the cells of plants infected with tobacco mosaic virus. Nature 174, 313. Versuch 14: Fluoreszenz kristalliner Einschlußkörper des TMV. V e r s u c h s m a t e r i a l : T a b a k (Nicotiana tabacum), der vor 10—14 T a g e n mit TMV infiziert wurde, gesunde K o n t r o l l p f l a n z e n . G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Rasierklinge, P i n z e t t e , Blockschälchen, O b j e k t träger, Deckgläser (Deckglasdicke0,17mm k o n s t a n t ) , Mikroskop, Lumineszenzeinrichtung, Blaufilter, Sperrfilter OG 1 v o n S c h o t t - J e n a . 1 %ige wäßrige Pikrinsäure, Acridinorange (Merck), 1 : 10000 in 0,15 m P h o s p h a t p u f f e r p H 7. F i x i e r e n : Epidermisabrisse der TMV infizierten u n d gesunden B l ä t t e r 60 bis 90 min in 1 %iger P i k r i n s ä u r e . W ä s s e r n : 5 m i n in m e h r f a c h gewechseltem dest. Wasser. E l u o r o c h r o m i e r e n : 15—30 m i n m i t frisch a n g e s e t z t e m Acridinorange 1 :10000 in 0,15 m P h o s p h a t p u f f e r p H 7. S p ü l e n : 5—10 m i n in P h o s p h a t p u f f e r p H 7. B e o b a c h t e n : in P h o s p h a t p u f f e r p H 7 mit Blaufilter u n d Sperrfilter OG 1. N a c h F l u o r o c h r o m i e r u n g m i t Acridinorange sind U n t e r s c h i e d e in der Fluoreszenz der kristallinen Viruseinschlüsse u n d des Zellkerns zu b e o b a c h t e n . Die Einschlüsse fluoreszieren g r ü n , die K e r n e l e u c h t e n d bläulich. Bei längerer E i n w i r k u n g des F l u o r o c h r o m s fluoreszieren die K e r n e rosa bis orange, die Einschlüsse orange. B e o b a c h t e zur K o n t r o l l e die Fluoreszenz der Zellelemente einer g e s u n d e n Zelle. Die g r ü n fluoreszierenden kristallinen Einschlüsse fehlen. GOLDIN, M. I. (1954) Fluoreszenzmikroskopische Analyse der pflanzlichen Viruseinschlüsse. C. r. acad. sei. U. R. S. S. n. s. 95, 657 — 659 (russisch).

Kleines virologisches Praktikum

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Versuch 15: Fluoreszenz virusinfizierter Tabakblätter. V e r s u c h s m a t e r i a l : B l ä t t e r v o n T a b a k (Nicotiana tabacum) mit deutlichen n e k r o t i s c h e n Ringflecken des K a r t o f f e l - X - V i r u s oder mit systemischen S y m p t o m e n des Virus der Bronzefleckenk r a n k h e i t der T o m a t e . G e r ä t e : Lumineszenzeinrichtung. B e t r a c h t e die o b e n g e n a n n t e n V i r u s s y m p t o m e a u f der U n t e r s e i t e v o n frisch a b g e s c h n i t t e n e n T a b a k b l ä t t e r n im U V - L i c h t . Die I n f e k t i o n s herde des K a r t o f f e l - X - V i r u s sind v o n einem l e u c h t e n d hellblauen R i n g u m g e b e n , der sie größer erscheinen l ä ß t als im Tageslicht. I m Z e n t r u m l e u c h t e t ein heller P u n k t auf, der v o n einem b r a u n e n R i n g u m g e b e n ist. Besonders l e u c h t e n d fluoreszieren die B l a t t a d e r n . Bei j u n g e n systemischen I n f e k t i o n e n v o n T a b a k m i t d e m Virus der B r o n z e f l e c k e n k r a n k h e i t d e r T o m a t e fluoreszieren weit größere Bezirke u m die B l a t t a d e r n , als bei Tageslicht nekrotisch erscheinen (Abb. 91). Die Fluoreszenz wird d u r c h Skopoletin (6-Metoxy-7-oxy-l,2-benzopyron) hervorger u f e n , eine wasserlösliche S u b s t a n z , die d e m T a n n i n n a h e s t e h t u n d als Z w i s c h e n p r o d u k t im Stoffwechsel der g e s u n d e n Pflanze gebildet wird, a b e r a n s c h e i n e n d in der v i r u s k r a n k e n P f l a n z e in e r h ö h t e m Maße a u f t r i t t . BEST,R. J . (1936) Studies o n a fluorescent substance present in plants. I. Production of the substance as a result of virus infection and some applications of t h e phenomen. Austral. j. exp. biol. med. sei. 14, 199-213.

EICKE, R . , u n d BODE, O. (1944) Zur Betrachtung von Virussymptomen im ultravioletten Licht. Archiv ges. Virusforschung 3, 327—335.

Abb. 91. Fluoreszenz von systemischen Symptomen der Bronzefleckenkrankheit der Tomate auf der Unterseite eines Tabakblattes; Aufnahme bei gefiltertem UV-Licht (nach BEST)

Versuch 16: Anatomie des mosaikkranken Blattes (siehe a u c h S. 29). V e r s u c h s m a t e r i a l : B l ä t t e r v o n TMV- oder K a r t o f f e l - X - V i r u s infizierten T a b a k p f l a n z e n mit deutlichen M o s a i k s y m p t o m e n ; sehr geeignet ist Nicotiana acuminata, infiziert mit d e m X-Virus. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Rasiermesser, H o l u n d e r m a r k , O b j e k t t r ä g e r , Deckgläser, O b j e k t - u n d O k u l a r m i k r o m e t e r , Mikroskop. 70 %iger Alkohol.

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Querschnitte durch einen dunkelgrünen und angrenzenden gelblichen Blattbezirk herstellen. Schnitte gründlich in 70 %igem Alkohol spülen, u m Luftblasen zu entfernen, in Wasser beobachten. Die Länge der Palisadenzellen im grünen u n d gelben Blatteil messen und die Übergangsstelle vom normalen zum reduzierten Palisadengewebe zeichnen. Die chlorotischen Blattpartien zeigen oft eine geringere Anzahl von Zellreihen im Schwammparenchym. Die Palisadenzellen können soweit verkürzt sein, daß sie isodiametrische F o r m besitzen (Abb. 92). GOLDSTEIN, B. (1926) Acytological study o f t h e l e a v e s a n d g r o w i n g p o i n t s o f h e a l t h y a n d mosaic diseased tobacoo plants. Bull. Torrey bot. club 53, 499—599.

Abb. 92. Reduzierte Palisadenzellen eines Kartoffel-X-Virus infizierten Blattes von Nicotiana acuminata (Original S C H A D E )

Versuch 17 : Anatomie der Wurzel blattrollkranker Kartoffelpflanzen. V e r s u c h s m a t e r i a l : Blattrollkranke und gesunde Kartoffelknollen der Sorten „Erstling", „Allerfrüheste Gelbe", „Sieglinde" oder „Ackersegen". G e r ä t e und R e a g e n z i e n : Korkbohrer, Quarzsand, Tonschalen, Kulturgefäße. Nährlösung I I nach STEINECK: H 2 0 1000 ml KNOg 646 mg K2S04 140 „ Ca(H 2 P0 4 ) 2 374 „ Ca(N0 3 ) 2 262 „ MgS0 4 192 „ Rasiermesser, Holundermark, Objektträger, Deckgläser, Mikroskop, Mikroskopierlampe. Das Kronenauge aus kranken und gesunden Kartoffelknollen mit Hilfe eines Korkbohrers ausstanzen, in feuchtem Quarzsand vorkeimen. Sobald die Wurzeln kräftig entwickelt sind, Stecklinge in Kulturgefäße mit Nährlösung I I nach STEINECK umsetzen. Nach Auftreten der Symptome des Blattrollvirus Wurzelquerschnitte in Holundermark herstellen und mit solchen von gesunden Pflanzen

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aus der entsprechenden Wurzelzone vergleichen. Beide Querschnitte bei 60- bis 70facher Vergrößerung zeichnen. I n den W u r z e l n der b l a t t r o l l k r a n k e n Pflanzen ist das X y l e m stark reduziert. Zahl u n d Größe der Gefäße sind verringert (Abb. 93). I n vielen Fällen ist auch der absolute Durchmesser der Wurzel blattrollkranker Pflanzen kleiner als der gesunder Kontrollen. STEINECK, O. (1955) Anatomische Änderungen im Bau der Wurzel blattrollkranker Kartoffelpflanzen. Pflschtzber. Wien 15, 78—87.

Abb. 93. Wurzelquerschnitte von Kartoffelpflanzen. Links gesunde, rechts blattrollkranke Pflanze der Sorte „Sieglinde" (nach S T E I N E C K )

Versuch 18: Sichtbarmachen des TMV durch Fällung und Färbung. V e r s u c h s m a t e r i a l : Vor 2—3 Wochen mit TMV infizierte kräftige Tabakpflanze (Nicotiana tabacum), gesunde Kontrollpflanze. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : F e t t f r e i e Objektträger, F ä r b e w a n n e n , Reagenzgläser mit Ständer, Trichter, Filterpapier, Deckgläser 24 X 32 mm, Mikroskojo, Mikroskopierlampe, Ölimmersion, Immersionsöl, K o m p e n s o k u l a r 15 XGesättigte Ammoniumsulfatlösung, gesättigte wäßrige oder alkoholische Pikrinsäure, gesättigte Citronensäure, Viktoriablau 4 R hochkonzentriert nach HERZBERG, K a n a d a b a l s a m . E t w a 2 Tropfen eines frischhergestellten P r e ß s a f t e s aus einem B l a t t der mittleren Stengelregion einer TMV infizierten Pflanze auf f e t t f r e i e m Objektträger mit 1 Tropfen gesättigter (NH 4 ) 2 S0 4 -Lösung versetzen. Flüssigkeit über den O b j e k t t r ä g e r ausstreichen, a n der L u f t t r o c k n e n lassen. I n gleicher Weise einen Ausstrich mit S a f t einer gesunden Pflanze herstellen u n d beide P r ä p a r a t e wie folgt b e h a n d e l n : Fixieren: Gesättigte wäßrige oder alkoholische Pikrinsäure etwa 3 min auf d e m Objektträger.

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Wässern: Sehr gründlich u n t e r fließendem H 2 0 15—60 min bis z u m vollständigen Herauslösen des (NH 4 ) 2 S0 4 u n d der Pikrinsäure, P r ä p a r a t trocknen lassen. F ä r b e n : Viktoriablau 4 R hochkonzentriert verstärken mit Citronensäure: I n ein Reagenzglas 0,25 ml kalt gesättigte Citronensäure geben, 5 ml der filtrierten Viktoriablaulösung zufließen lassen, gut durchmischen, sofort verwenden. E t w a 10 min auf dem Objektträger färben. Wässern: 2 x 15 min in stehendem dest. Wasser, 1 X wechseln. E i n b e t t e n : L u f t t r o c k e n e P r ä p a r a t e in neutralen K a n a d a b a l s a m .

Abb. 94. Nadelkristalle des gereinigten TMY, gefärbt mit Viktoriablau nach Herzberg 1620 X (Original POP)

Bei etwa 1000-facher Vergrößerung sind die leuchtend blau gefärbten aggregierten parakristallinen Nadeln des TMV sichtbar. Das Virus bleibt nach der Fixierung, wenn es in wasserunlöslichen Zustand ü b e r f ü h r t wird, am Objektträger h a f t e n . I m P r ä p a r a t der Kontrollpflanzen fehlen derartige Aggregate. F ü r den Versuch ist eine besonders hohe Viruskonzentration in der Pflanze erforderlich. Sollte sie im vorhandenen Material nicht genügen, Versuch mit gereinigtem TMV (vgl. Versuch 19) d u r c h f ü h r e n (Abb. 94). KAUSCHE, G. A. (1939) Zbl. 59, 5 3 6 - 5 4 1 .

Über Färbungsmöglichkeiten von pflanzlichem Virus. Biol.

Versuch 19: Reinigung des TMV (siehe auch S. 116 u n d S. 136). V e r s u c h s m a t e r i a l : I m Gewächshaus angezogener T a b a k (Nicotiana Sorte „ S a m s u n " , der vor 3 Wochen mit TMV infiziert wurde.

tabacum)

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G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Messer, Waage, große Petrischalen, Fleischwolf, Trichter, Mull, Zentrifuge mit Wasserkühlung 15000 U/min (25000 g), Dialyseschlauch, Perfolfaden, Glasstab, Becherglas, Zentrifugenröhrchen mit Ständer. Gesättigte Ammoniumsulfatlösung, Nessler's Reagenz, 0,3 m Phosphatpufferlösung p H 7, gebrauchsfertiges TMV-Antiserum, Normalserum. Gewächshauspflanzen sind infolge ihres heller gefärbten Zellsaftes geeigneter als Freilandpflanzen. Blätter aus der mittleren Stengelregion der Pflanzen verwenden, in den alten u n d jüngsten Blättern ist die Viruskonzentration zu gering. 125 g Blattmasse abwiegen, in Petrischalen über Nacht tiefgefrieren. Die gefrorene Blattmasse durch einen Fleischwolf geben und durch doppelt e n Mull kräftig mit der H a n d ausdrücken. Saft 10 min bei 3000 U/min zentrifugieren. Vom Überstand einige Tropfen zur serologischen Titerprüfung des Ausgangsmaterials entnehmen und bei + 4° C aufbewahren. Sediment verwerfen, den bräunlich gefärbten klaren Preßsaft mit 1 / 2 Volumen kalter, gesättigter (NH 4 ) 2 S0 4 -Lösung versetzen, 30 min stehen lassen, Fällung abzentrifugieren (30 min 5000 U/min). Überstand verwerfen, Sediment mit 0,3 m Phosphatpuffer p H 7 in Vio des Ausgangsvolumens aufnehmen. Diese Lösung ist nur noch schwach gefärbt und frei von niedermolekularem Eiweiß. Zur Entfernung des (NH 4 ) 2 S0 4 über Nacht gegen fließendes Leitungswasser dialysieren. Es genügt, den Dialyseschlauch a n einen Glasstab in ein großes Becherglas zu hängen, in das der Wasserschlauch bis zum Boden f ü h r t . Nach 12—16 Std. einen Tropfen des Dialysats mit einem Tropfen Nessler's Reagenz prüfen, ob frei von (NH 4 ) 2 S0 4 . Ist dies der Fall, graubraune Flockung abzentrifugieren und den klaren Überstand 2 Std. bei 15000 U/min (25000 g) zentrifugieren. Das fast farblose Sediment mit Phosphatpuffer p H 7 in 1 / 20 des Ausgangsvolumens aufnehmen, sehr gut verrühren. Vergleiche den Virustiter dieser gereinigten Lösung mit dem des Ausgangsmaterials (siehe Versuch 27). Der Virustiter des Endproduktes liegt u m einige Stufen höher. IV. Die Yirus-Diagnose Versuch 20: Nachweis der Blattrollkrankheit in Kartolfelpflanzen durch den Fuchsintest nach B O D E . V e r s u c h s m a t e r i a l : Frische oder in 70 %igen Alkohol eingelegte Stengel blattrollkranker u n d gesunder Kartoffelpflanzen. G e r ä t e und R e a g e n z i e n : Rasiermesser, Blockschälchen, Objektträger, Deckgläser, Mikroskop, Mikroskopierlampe. Diamantfuchsin DAB 6, 0,15 m Lösung von primärem Natriumphosphat p H 4,5, dest. Wasser. Dünne gleichmäßige Querschnitte von frischen oder in Alkohol eingelegten Stengeln blattrollkranker und gesunder Kartoffelpflanzen herstellen. Bei sekundär erkrankten Pflanzen (solchen, bei denen die Knolle im Vorjahr infiziert 16

Virologie

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wurde) durch die u n t e r e n K n o t e n des Stengels, bei primär e r k r a n k t e n Pflanzen (die im gleichen J a h r infiziert wurden) K n o t e n der oberen Stengelregion schneiden. F ä r b e n : 1—2 min in gepufferter Fuchsinlösung: D i a m a n t f u c h s i n D A B 6 1 : 20000 in Phosphatpuffer p H 4,5 (10 ml einer 0,15 m-Lösung von prim ä r e m N a t r i u m p h o s p h a t + 90 ml dest. Wasser). Spülen: gründlich in Pufferlösung p H 4,5. Beobachten: in Pufferlösung, bei etwa 300-facher Vergrößerung.

Abb. 95. Stengelquerschnitt einer blattrollkranken Kartoffelpflanze. Mit Fuchsin gefärbte Phloemnekrosen (nach B O D E )

Bei gesunden Pflanzen f ä r b e n sich n u r der Holzteil u n d die Bastfasern rot, alle anderen Zellelemente bleiben u n g e f ä r b t . Bei blattrollkranken Pflanzen finden sich dagegen im Siebteil mehr oder minder hellrot bis dunkelkarmin gefärbte Zellen oder Zellgruppen, sogenannte Phloemnekrosen, die den F a r b stoff speichern (Abb. 95). Sowohl das Außen- wie das Innenphloem u n d jedes der drei vorhandenen Leitbündel zur Beobachtung heranziehen, da bei schwächeren Infektionen die Nekrosen nur in einem der beiden Phloeme u n d a u ß e r d e m nicht in allen Leitbündeln a u f t r e t e n . BODE, O. (1947) Beitrag zum frühzeitigen Nachweis der Blattrollkrankheit der Kartoffel durch Anfärbung des Phloems. Festschrift O t t o Appel, Biol. Zentralanst. Berlin-Dahlem, 34-36.

Kleines virologisches P r a k t i k u m

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Versuch 21: Fluoreszenz der Phoemnekrosen blattrollkranker Kartoffelpflanzen. V e r s u c h s m a t e r i a l : siehe Versuch 20. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Rasiermesser, Blockschälchen, Mikroskop, Mikroskopierlampe, Okularsperrfilter, z. B. OG 1 v o n S c h o t t - J e n a , planparallele K ü v e t t e Schichtdicke 1 cm, evtl. Lumineszenzeinrichtung. 5 %ige Kupfersulfatlösung mit einigen Tropfen A m m o n i a k ; R h o d a m i n B 1 : 20000 u n d Coriphosphin 1 : 20000 in Citratpuffer nach S Ö R E N S E N p H 2. D ü n n e Stengelquerschnitte von einer blattrollkranken u n d einer gesunden Kartoffelpflanze durch den Stengelknoten herstellen, wie in Versuch 20. I n Pufferlösung (Citratpuffer nach S Ö R E N S E N pn 2) einlegen u n d sofort mit R h o d a m i n B Lösung (1 : 20000 in Citratpuffer p H 2) 1—2 min fluorochromieren. Anschließend 1—2 min in einer Lösung von Coriphosphin (1:20000 in Citratpuffer p H 2) anfärben. Spülen in Pufferlösung p H 2 etwa 1 min, beobachten in Pufferlösung p H 2. Steht keine Lumineszenzeinrichtung zur Verfügung, k a n n m a n bei dem gewöhnlichen Mikroskop zwischen Mikroskopierlampe u n d Spiegel eine K ü v e t t e mit ammoniakalischer Kupfersulfatlösung stellen. Auf das Mikroskop ein Okularsperrfilter (OG 1 von Schott) setzen. Dieses absorbiert blaues Licht, ist aber durchlässig f ü r hellgrüne, gelbe u n d rote Strahlen. Xylem, K a m b i u m sowie Bastfasern zeigen leuchtend gelbe Fluoreszenz im F a r b t o n des reinen Coriphosphins. Phloemnekrosen der k r a n k e n Pflanzen fluoreszieren rötlich-braun. Diesen F a r b t o n zeigt nur noch der Casparysche Streifen der Endodermis. BODE, O. (1947) Beitrag zum frühzeitigen Nachweis der Blattrollkrankheit der Kartoffel durch Anfärbung des Phloems. Festschrift O t t o Appel, Biol. Zentralanst. Berlin-Dahlem, 34-36.

Versuch22: Nachweis der Blattrollkrankheit durch denResorcintest (siehe auch S.l 12 u n d S. 202). V e r s u c h s m a t e r i a l : Gesunde u n d blattrollkranke Augenstecklinge mit mindestens 2 vollentwickelten Blättern, gut ausgereifte Kartoffelknollen von blattrollk r a n k e n Stauden (primär erkrankte Pflanzen), gesunde Kartoffelknollen. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Rasiermesser, Objektträger, Deckgläser, Blockschälchen, Erlenmeyerkolben 200 ml. Resoblaulösung: 1 g Resorcin, 100 ml dest. Wasser, 1 ml konzentriertes Ammoniak, 5 g Spülrei, Pril oder ein anderes grenzflächenaktives Mittel. Die Resoblaulösung (1 g Resorcin, 100 ml dest. Wasser, 1 ml konz. Ammoniak) m u ß etwa 14 Tage offen a n der L u f t gestanden haben. Die oxydierte Lösung kurz auf 100° C erhitzen u n d mit 5 % Spülrei, Pril oder einem ähnlichen Netzmittel versetzen, Lösung erkalten lassen. Das Gewebe n i m m t den Farbstoff bei Zusatz von grenzflächenaktiven Stoffen schneller u n d elektiver auf. J e drei Stengellängsschnitte der beiden jüngsten bereits gestreckten Internodien von blattrollkranken u n d gesunden Stecklingen herstellen, aus Leitungswasser in Resoblaulösung überführen, 5 min f ä r b e n , in Leitungswasser spülen, bei 100- bis 150facher Vergrößerung beobachten. W ä h r e n d der Fuchsintest 16*

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(Versuch 20) auf dem Nachweis des S p ä t s y m p t o m s der Blattrollkrankheit, den Phloemnekrosen, beruht, zeigt die Resoblaufärbung, d a ß die Blattrollvirusinfektion zunächst eine verstärkte Kailosebildung in den Phloemzellen h e r v o r r u f t .

Abb. 96. Nachweis der Blattrollkrankheit im Kartoffelknollengewebe durch Resorcinblau. Oben: gesunde Knollen, links: Siebplatten des Phloems mit dünnen Kailosebelägen, rechts: Siebröhre mit Kallosepfropfen neben normaler Siebröhre (S). U n t e n : kranke Knolle, Siebröhre mit durchgehender Kallosebildung zwischen zwei Siebplatten (nach M O E R I C K E )

Vergleiche die Zellen des Innen- u n d Außenphloems bei blattrollkranken u n d gesunden Pflanzen. Die Phloemstränge des k r a n k e n Materials zeigen gewöhnlich viele Zellen mit Kallosepfropfen, die dunkelblau gefärbt sind, derartige Zellen fehlen bei der Kontrolle vollkommen. Manchmal t r e t e n im k r a n k e n Material nur vereinzelt gefärbte Phloemzellen auf. Der Resorcintest eignet sich auch zur Untersuchung von Knollen, d. h. solchen von primär erkrankten Pflanzen. Längsschnitte durch den Nabel blattrollkranker u n d gesunder Kartoffelknollen herstellen. Die Gefäßbündel sind schon makroskopisch als gelbliche Stränge zu erkennen. Die Schnitte brauchen nicht besonders d ü n n zu sein.

Kleines virologisches Praktikum

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F ä r b u n g wie oben. Bei stark gealterter Farblösung k a n n je nach Oxydationsgrad mit Wasser v e r d ü n n t werden. Bei mikroskopischer P r ü f u n g (Vergrößerung 60- bis lOOfach) zeigt sich, d a ß in den Phloemsträngen blattrollkranker Knollen sehr viele Kallosen in aufeinander folgenden Zellen a u f t r e t e n . I m gesunden Material zeigen sich ebenfalls gefärbte Siebplatten mit Kailosepfropfen, die jedoch nur verstreut v o r k o m m e n (Abb. 96). Fällt der Test bei dem blattrollkranken Versuchsmaterial negativ aus, so müssen Schnitte von Gefäßbündeln aus der N ä h e verschiedener Augen gep r ü f t werden. Bei Spätinfektionen ist es möglich, d a ß nicht bei allen Gefäßbündeln die charakteristischen Kallosen vorliegen. BAERECKE, M. L. (1955) Der Nachweis der Blattrollinfektion bei Kartoffeln durch ein neues Färbeverfahren. Züchter 25, 309—313. HOFFERBERT, W., und zu PUTLITZ, G. (1955) Neue Erkenntnisse und Erfahrungen über die Blattrollkrankheit der Kartoffel. Nachrbl. dtsch.Pflschtzd. Braunschweig 7, Beilage 4 S. MOERICKE, V. (1955) Über den Nachweis der Blattrollkrankheit in Kartoffelknollen durch den Resorzintest. Phytopath. Z. 24, 462—464. S C H U S T E R , G . ( 1 9 5 6 ) Zum Kailosetest (,,Igel-Lange-Test") für den Virusnachweis an Kartoffeln. Nachrbl. dtsch. Pflzschtzd. Berlin n. F . 10, 2 4 3 — 2 5 0 . SPRAU, F. (1955) Pathologische Gewebeveränderungen durch das Blattrollvirus bei der Kartoffel und ihr färbetechnischer Nachweis. Ber. dtsch. bot. Ges. 68, 239—246.

Versuch 23:

Nachweis des gewöhnlichen Bohnenmosaikvirus im Schalentest nach Quantz. V e r s u c h s m a t e r i a l : Gesunde Bohnenpflanzen (Phaseolus vulgaris), deren erstes gefiedertes B l a t t sich gerade entfaltet. Geeignet sind folgende hypersensible Sorten: „Topcrop", „ I d a g r e e n " , „ R i v a l " , „Sensation Refugee 1066", „ S e r v u s " . Gewöhnliches Bohnenmosaik (Phaseolus-Vims 1) auf anfälligen Bohnensorten, z . B . „ S a x a " oder „Doppelte Holländische Prinzeß", die vor etwa 14 Tagen infiziert wurden. G e r ä t e : Infektionsgeräte, K a r b o r u n d , Filterpapier, Rundfilter 0 1 0 c m , Petrischalen 0 10 cm, beleuchteter B r u t s c h r a n k etwa 32° C. Helligkeit in Höhe der Testschalen etwa 1000 Lux, L u x m e t e r . Der Nachweis des gewöhnlichen Bohnenmosaiks (PV1) im Schalentest beruht hier auf der Überempfindlichkeitsreaktion bei erhöhter T e m p e r a t u r . Zur Herstellung des virushaltigen Preßsaftes aus den systemisch mit P V 1 infizierten Bohnenpflanzen auch die älteren u n d abgeriebenen Blätter verwenden, da diese am meisten Virus enthalten. Den P r e ß s a f t u n v e r d ü n n t auf 6 abgeschnittene P r i m ä r b l ä t t e r der Testpflanzen mit Hilfe von K a r b o r u n d u n d Glasspatel gleichmäßig verreiben. Blätter kurz mit Leitungswasser abspülen. Jedes B l a t t mit der abgeriebenen Seite nach oben in eine feuchte K a m m e r legen. Um zu vermeiden, daß das B l a t t im Wasser schwimmt, Boden der Petrischale zuerst mit Filterpapierschnitzeln bedecken, auf diese ein Rundfilter legen. Zur Kontrolle die entsprechenden 6 P r i m ä r b l ä t t e r mit Wasser u n d K a r b o r u n d abreiben, Blätter in derselben Weise behandeln wie oben. Schalen bei etwa 32° C im beleuchteten Brutschrank aufstellen, Helligkeit mit dem Luxmeter kontrollieren, sie soll etwa 1000 L u x in Höhe der Testschalen betragen.

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CII. S C H A D E

N a c h 2—3 T a g e n werden auf d e n P V 1 b e i m p f t e n B l ä t t e r n zuerst p u n k t f ö r m i g e , sich bald v e r g r ö ß e r n d e r ö t l i c h b r a u n e Einzelherde sichtbar. Gleichzeitig mit der V e r g r ö ß e r u n g der Einzelherde t r e t e n V e r b r ä u n u n g e n der A d e r n auf. D a s T a b a k n e k r o s e v i r u s (TNV), das ebenfalls auf der B o h n e v o r k o m m t , bildet sehr ähnliche Einzelherde. Bei der V e r s u c h s t e m p e r a t u r v o n etwa 32°C findet jedoch keine L ä s i o n e n b i l d u n g des T N V m e h r s t a t t , so d a ß der Nachweis des P V 1 spezifisch ist. Zähle die Einzelherde des P V 1 auf 6 P r i m ä r b l ä t t e r n aus u n d errechne d e n D u r c h s c h n i t t pro B l a t t . QUANTZ, L . (1957) E i n S c h a l e n t e s t z u m Schnellnachweis des (.¡ewöhnlichen Bohnenm o s a i k v i r u s (Phaseolus-Virus 1). N a c h r b l . d t s c h . I'flschtzd. B r a u n s c h w e i g 9 , 7 1 ^ 7 4 .

Versuch 24:

Serologischer Nachweis des Kartoffel-X-Yirus (Blättchenmethode nach S T A P P und B K I U K S ) .

V e r s u c h s m a t e r i a l : B l ä t t e r aus der m i t t l e r e n Stengelregion v o n g e s u n d e n u n d Kartofi'el-X-Virus infizierten T a b a k - oder Kartoff'elpflanzen. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : P r e ß z a n g e n , Z e n t r i f u g e n r ö h r c h e n mit S t ä n d e r , Z e n t r i f u g e (4000 U/min), f e t t f r e i e O b j e k t t r ä g e r ohne S c h r a m m e n , Objektt r ä g e r m a p p e n , T r o p f p i j ^ t t e n , B r u t s c h r a n k 23° C, Mikroskop u n d Sternblende oder D u n k e l f e l d k o n d e n s o r u n d N i e d e r v o l t l a m p e . 0,5 %ige N a t r i u m s u l f a t l ö s u n g , physiologische Kochsalzlösung (0,85 %ig), X-Virus-Antiserum- u n d Normalserumblättchen.

A b b . 97. Zubehör u n d V o r b e r e i t u n g f ü r die serologische P r ü f u n g v o n Kartoffel-Viren nach der B l ä t t c h e n m e t h o d e (Original BARTELS)

Kleines virologisches Praktikum

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A m V o r a b e n d des Versuches a u s K a r t o f f e l - X - V i r u s infiziertem T a b a k - oder K a r t o f f e l l a u b u n d zur K o n t r o l l e des Serums aus g e s u n d e n B l ä t t e r n einige T r o p f e n P r e ß s a f t herstellen. I n kleinen Z e n t r i f u g e n r ö h r c h e n mit je einem T r o p f e n einer 0,5 %igen N a t r i u m s u l f a t l ö s u n g versetzen u n d bei + 4° C aufstellen. A m Morgen den P r e ß s a f t 30 m i n bei 4000 U / m i n zentrifugieren. Auf f e t t f r e i e n O b j e k t t r ä g e r n (ohne S c h r a m m e n ! ) r e c h t s das Antiserum-, links das N o r m a l s e r u m b l ä t t c h e n mit einem kleinen T r o p f e n physiologischer Kochsalzlösung a n h e f t e n , 10 m i n stehenlassen zur Lösung des Serums u n d d a n n je einen T r o p f e n des g u t geklärten Preßsaftes hinzugeben (Abb. 9 7 ) . N a c h 2 0 m i n B r u t s c h r a n k a u f e n t h a l t bei 23° C ist im T r o p f e n mit dem X-Virus-Antiserumblättchen im Dunkelfeld (Sternblende) bei 50 bis 70-facher Vergrößerung eine m e h r oder weniger dichte, wolkige Ausflockung - ein P r a e z i p i t a t zu b e o b a c h t e n , das als spezifische F ä l l u n g bei der A n t i k ö r p e r - A n t i g e n r e a k t i o n e n t s t e h t (Abb. 98). I m T r o p f e n mit d e m N o r m a l s e r u m Abb. 98. Praezipitationsversuch mit Kartoffelb l ä t t c h e n u n d in der K o n t r o l l e X-Virus nach der Blättchenmethode (Original ( P r e ß s a f t gesunder Pflanzen) h a t BARTELS)

keine V e r ä n d e r u n g s t a t t g e f u n d e n . Die P r ü f u n g mit dem N o r m a l s e r u m ist zur K o n t r o l l e des P r e ß s a f t e s erforderlich, weil gelegentlich auch hier ein flockiges P r a e z i p i t a t a u f t r i t t . Diese R e a k t i o n ist unspezifisch, der Versuch k a n n d a n n nicht a u s g e w e r t e t werden. Die E r s c h e i n u n g t r i t t bei A n w e n d u n g der B l ä t t c h e n m e t h o d e ä u ß e r s t selten auf. STAPP, C. u n d BERCKS, R . (1948/49)

Über weitere Antrocknungsversuche mit

Seren

gegen Kartoff'elviren. Phytopath. Z. 15, 47 — 63.

Versuch 25: Serologischor Nachweis des Kartoffel-X-Virus in Dunkel- und Lichtkeimen nach Stimulierung ruhender Kartoffelkno]len(sieheauchS. 167). V e r s u c h s m a t e r i a l : Gesunde u n d K a r t o f f e l - X - V i r u s k r a n k e Kartoffelknollen. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Zylindrische Glasgefäße, möglichst mit eingeschliff e n e m Deckel oder Glasplatte u n d Vaseline, R u n d f i l t e r in Größe des Deckels, Ziegelstein. A t h y l e n c h l o r h y d r i n ( C H 2 C 1 - C H 2 0 H ) Äthylenchlorid, (CH 2 C1-CH 2 C1), T e t r a chlorkohlenstoff (Rindite).

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CH.SCHADE

D e n Versuch in der Zeit v o n A u g u s t bis J a n u a r d u r c h f ü h r e n . E i n 1—2 1 fassendes zylindrisches Glasgefäß m i t X - V i r u s k r a n k e n K a r t o f f e l k n o l l e n füllen, ein zweites mit g e s u n d e n K n o l l e n zur Kontrolle. Sind keine nachweislich X - k r a n k e n K a r t o f f e l n v o r h a n d e n , K n o l l e n der Sorte „ E r s t l i n g " v e r w e n d e n , die l a t e n t m i t d e m X - V i r u s v e r s e u c h t ist. 2 — 3 R u n d f i l t e r (in Deckelgröße) a u f die I n n e n s e i t e des Deckels legen u n d m i t folgender Stimulationsflüssigkeit (Rinditegemisch) b e t r ä u f e l n : 7 Teile Ä t h y l e n c h l o r h y d r i n + 3 Teile Ä t h y l e n chlorid + 1 Teil Tetrachlorkohlenstoff. M a n v e r w e n d e t 0,3 bis 0,5 m l p r o L i t e r zu begasenden R a u m . D a s Gefäß sofort d i c h t verschließen, i n d e m eine Glasplatte fest auf den m i t Vaseline b e s t r i c h e n e n R a n d g e d r ü c k t u n d m i t einem Ziegelstein beschwert wird, d a m i t k e i n Gas e n t w e i c h e n k a n n u n d d a s Gefäß bei e n t s t e h e n d e m Überd r u c k geschlossen bleibt. Bei eingeschliffenem Deckel Beschweren n i c h t nötig. Die K a r t o f f e l n bleiben 24 S t d . im Glasgefäß bei 25° C im D u n k e l n stehen, w e r d e n d a n n im Keller v e r d u n k e l t ausgelegt, wo sie n a c h wenigstens 4 1 / 2 W o c h e n oder länger e t w a 4 cm lange D u n k e l k e i m e bilden, d e r e n P r e ß s a f t zur U n t e r s u c h u n g a u f das X - V i r u s n a c h der B l ä t t c h e n m e t h o d e a n g e s e t z t wird (siehe Versuch 24). S t e h t ein B r u t s c h r a n k oder K e i m s c h r a n k zur V e r f ü g u n g , der auf 20° C eingestellt wird, so v e r k ü r z t sich die Keimzeit etwas. K e i m e der m i t R i n d i t e beg a s t e n K n o l l e n besitzen einen e r h ö h t e n Virusgehalt, so d a ß die serologische U n t e r s u c h u n g v o n D u n k e l k e i m e n n a c h B e g a s u n g besonders günstig ist. Der Versuch l ä ß t sich bei einigen S o r t e n in gleicher F o r m m i t L i c h t k e i m e n begaster K a r t o f f e l n , die in diffusem L i c h t bei Z i m m e r t e m p e r a t u r gewachsen sind, d u r c h f ü h r e n (z. B. „ E r s t l i n g " , „ B o n a " , „ F l a v a " , „ M e r k u r " ) . Die P r e ß s a f t g e w i n n u n g geschieht bei d e n w a s s e r a r m e n L i c h t k e i m e n v o n e t w a 2 cm L ä n g e n a c h Tiefgefrieren u n d W i e d e r a u f t a u e n der K e i m e . D e n gew o n n e n e n P r e ß s a f t in diesem Falle in g e n a u e m V e r h ä l t n i s 1 : 1 m i t N a t r i u m s u l f a t (0,5 %ig) versetzen, ü b e r N a c h t bei -)- 4° C aufstellen u n d weiter wie in Versuch 24 serologisch n a c h der B l ä t t c h e n m e t h o d e auf das K a r t o f f e l - X - V i r u s untersuchen. STAPP, C. und B A R T E L S , R. (1952) Fortgeführte Untersuchungen über den Nachweis des X-Virus in Kartoffeldunkelkeimen. Züchter 22, 298—303.

Versuch 26: Serologischer Nachweis des Kartoitel-Y-Yirus nach a u c h S. 168).

BARTELS

(siehe

V e r s u c h s m a t e r i a l : Vollentwickelte B l ä t t e r v o n Stecklingen, die e n t w e d e r l a t e n t k r a n k sind oder M o s a i k s y m p t o m e zeigen. Die Stecklinge m ü s s e n im W i n t e r 6 W o c h e n , im F r ü h j a h r 4 bis 5 W o c h e n alt sein. Bei F r e i l a n d m a t e r i a l f r ü h e K a r t o f f e l s o r t e n vor der Blüte, s p ä t e S o r t e n n u r bis Mitte J u l i v e r w e n d e n . F ü r die P r o b e n u r ausgewachsene B l ä t t e r aus d e m o b e r e n D r i t t e l der P f l a n z e auswählen. — Der Test gelingt n i c h t oder n u r unsicher a n B l ä t t e r n m i t Strichel- oder Flecknekrosen, weil hier die V i r u s k o n z e n t r a t i o n sehr gering ist.

Kleines virologisches Praktikum

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G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Preßzangen, Zentrifugenröhrchen mit Ständer, Zentrifuge (6000 U/min), fettfreie Objektträger ohne Schrammen, Objektträgermappen, Tropfpipetten, Glasstäbchen, B r u t s c h r a n k 25° C, Mikroskop mit Dunkelfeldkondensor u n d Niedervoltlampe. Y-Antiserum u n d Normalserum, gebrauchsfertig v e r d ü n n t . Fiederblättchen ohne Blattstiel auspressen, d a m i t Viruskonzentration nicht herabgesetzt wird. Den ersten Tropfen P r e ß s a f t verwerfen, da in diesem h a u p t sächlich Zellsaft u n d nur wenig Virus enthalten ist. Die u n v e r d ü n n t e n Saftproben bis zur völligen K l ä r u n g zentrifugieren (etwa 1 S t u n d e 6000 U/min). Zentrifuge darf nicht zu warm werden; S a f t t e m p e r a t u r soll 35 ° C möglichst nicht übersteigen. J e einen Tropfen des „wasserklaren" Preßsaftes links u n d rechts auf den Objektträger geben, d a n n je einen Tropfen Y-Anti- u n d Normalserum hinzufügen. Mit Glasstäbchen auf etwa 5 Pfennigstückgröße verrühren, bis keine Schlieren mehr sichtbar. 40 min B r u t s c h r a n k bei 25° C u n d 70 bis 8 0 % rel. Feuchtigkeit. Praezipitat im Dunkelfeld bei 50- bis 80facher Vergrößerung ablesen. Das Normalserum darf keinen Niederschlag enthalten, sonst gilt die Probe als unspezifisch u n d m u ß verworfen werden. I n einem solchen Fall m u ß neuer P r e ß s a f t gewonnen werden. BARTELS, R. (1957) Ein Beitrag zum serologischen Nachweis des Y-Virus in der Kartoffel. Phytopath. Z. 30, 1 — 16.

Versuch 27: Bestimmung des Serum- bzw. Yirustiters (siehe auch S. 164). V e r s u c h s m a t e r i a l : Frischer oder konservierter P r e ß s a f t aus gesunden u n d Kartoffel-X-Virus infizierten T a b a k b l ä t t e r n . G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Zentrifugenröhrchen mit Ständer, Zentrifuge (4000 U/min), Reagenzgläser, Reagenzglasständer, fettfreie Objektträger ohne Schrammen, Objektträgermappen, Tropfpipetten, Glasstäbchen, Mikroskop mit Sternblende oder Dunkelfeldkondensor u n d Niedervoltlampe. Gebrauchsfertiges X-Virus-Antiserum u n d Normalserum, physiologische Kochsalzlösung (0,85 %ig). Das gebrauchsfertige X-Antiserum u n d Normalserum 30 min bei 4000 U / m i n zentrifugieren. Das Serum m u ß vollkommen klar sein. P r e ß s a f t von X-Virus infizierten u n d gesunden Tabakpflanzen 30 min zentrifugieren wie oben. Verdünnungsreihe des X-Virus-Antiserums u n d Normalserums mit physiologischer Kochsalzlösung herstellen v o n 1 : 10, 1 : 20 usf. bis etwa 1 : 5120, je nach Qualität des Serums. J e einen Tropfen der einzelnen Verdünnungsstufen des Antiserums u n d Normalserums auf fettfreie Objektträger geben u n d mit gleich großen Tropfen des geklärten Preßsaftes mischen, d. h. mit dem Glasstab, von der höchsten Verdünnungsstufe ausgehend, verrühren. Versuch in den B r u t s c h r a n k bei 23° C stellen. Beobachte im Dunkelfeld bei schwacher Vergrößerung (50—70fach), w a n n die Antikörper-Antigenreaktion in F o r m eines deutlichen Praezipitats eintritt, und

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stelle diejenige V e r d ü n n u n g s s t u f e des A n t i s e r u m s fest, bei der gerade noch ein sichtbares Praeziputat zu b e o b a c h t e n ist. Diese Stufe zeigt den S e r u m t i t e r a n . Der Versuch l ä ß t sich zur B e s t i m m u n g des Virustiters einer L ö s u n g in u m gekehrter Weise d u r c h f ü h r e n . D a b e i wird die V e r d ü n n u n g s r e i h e m i t der virush a l t i g e n Lösung hergestellt, in d e n S t u f e n 1 : 2 , 1 : 4 bis 1 : 256. Die K o n z e n t r a t i o n des Anti- bzw. N o r m a l s e r u m s ist k o n s t a n t . Die Grenzstufe, bei der noch ein P r a e z i p i t a t a u f t r i t t , gibt d e n Virustiter a n . Versuch 28: Serologische Mikroreaktion unter Paraffinöl. V e r s u c h s m a t e r i a l : Siehe Versuch 27. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : P e t r i s c h a l e n (innerer 0 10 cm) mit e b e n e m B o d e n (fehlerfreies Glas), sehr g u t ausgezogene T r o p f p i p e t t e n , Millimeterpapier, Glasstäbchen, Mikroskop mit S t e r n b l e n d e oder D u n k e l f e l d k o n d e n s o r u n d Niedervoltla mpe. l % i g e „ M o w i t a l " - oder , , F o r m v a r " - L ö s u n g ( P o l y v i n y l f o r m a l d e h y d ) , als L ö s u n g s m i t t e l dient reines Chloroform, Paraffinöl, V e r d ü n n u n g s r e i h e des K a r t o f f e l - X - V i r u s - A n t i s e r u m s u n d N o r m a l s e r u m s v o n Versuch 27. , D e n B o d e n einer Petrischale mit einem sehr d ü n n e n , durchsichtigen F i l m a u s einer 1 %igen „ M o w i t a l " - oder „ F o r m v a r " - L ö s u n g überziehen. Die h y d r o p h o b e Schicht v e r h i n d e r t das A u s l a u f e n der Tropifen. V e r d ü n n u n g s r e i h e des KartoffelX - V i r u s - A n t i s e r u m s v o n Versuch 27 v e r w e n d e n . Sobald der F i l m t r o c k e n ist, kleine T r o p f e n des A n t i s e r u m s bzw. N o r m a l s e r u m s reihenweise, in gleichm ä ß i g e m A b s t a n d auf den B o d e n der Petrischale setzen. Zur E r l e i c h t e r u n g der

Abb. 99. Hilfsmittel f ü r die serologische Mikroreaktion unter Paraffinöl (verändert nach VAN

SLOGTEREN)

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Tropfenverteilung Schale auf Millimeterpapier stellen. J e einen kleinen Tropfen des zentrifugierten X-Virus enthaltenden Preßsaftes mit einem Tropfen Serum mittels d ü n n e m Glasstab verrühren. Schnell arbeiten, damit die Tropfen nicht verdunsten. Zum Schluß das Paraffinöl vorsichtig von einer Seite aus in die Petrischale gießen, die Tropfen müssen stehenbleiben (Abb. 99). Versuch bei Zimmertemperatur stehenlassen. Stelle den Serumtiter im Dunkelfeld nach 3, 6 u n d 12 S t u n d e n fest. Die R e a k t i o n ist auch nach 12 S t u n d e n infolge des Luftabschlusses unverändert. VAN SLOGTEREN, D. H . M. (1955) Serological micro-reactions with plant viruses under paraffin oil. Proceedings of the second conference on p o t a t o virus diseases, Lisse - Wageningen, 1954, 5 1 - 5 4 .

Versuch 29: Agglutinationsreaktion. V e r s u c h s m a t e r i a l : Blätter von Kartoffel-X-Virus infizierten u n d gesunden Tabak- oder Kartoffelpflanzen, das 3. bis 4. B l a t t unterhalb des Vegetationsp u n k t e s ist a m geeignetsten. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Preßzangen, fettfreie Objektträger, Tropfpipetten, Glasstäbchen, Mikroskop mit Sternblende, Mikroskopierlampe. Kartoffel-X-Virus-Antiserum u n d Normalserum gebrauchsfertig v e r d ü n n t , physiologische Kochsalzlösung (0,85 %ig). P r e ß s a f t mittels Preßzangen aus jungen X-Virus infizierten u n d gesunden Pflanzen herstellen. Auf 2 fettfreie Objektträger je 5 Tropfen gebrauchsfertiges X-Antiserum geben u n d in derselben Weise 2 Objektträger mit Normalserum und 2 mit physiologischer Kochsalzlösung ansetzen. Das Antiserum, Normalserum und die Kochsalzlösung mit 1—2 Tropfen des rohen, d. h. nicht zentrifugierten Preßsaftes aus Tabak- oder Kartoffelblättern der infizierten bzw. gesunden Kontrollpflanzen gut verrühren. Versuch bei Zimmertemperatur stehenlassen. Beobachte nach 3—30 min, je nach Viruskonzentration, Qualität des Serums und Temperatur, die Agglutinationsreaktion makroskopisch oder bei schwacher Vergrößer u n g im Dunkelfeld. Bei Anwesenheit des Kartoffel-X-Virus verursachen die Antikörper die Zusammenballung der Piastiden u n d Zellreste des Rohsaftes, während die Tropfen mit dem

Abb. 100 Agglutinationsversuch mit KartoffelX-Virus. Links Antiserum, rechts Normalserum (Original B A R T E L S )

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Normalserum u n d der physiologischen Kochsalzlösung ein unverändertes Bild zeigen. Ergebnis nur auswertbar, wenn die Kontrollen negativ ausfallen. Der Versuch k a n n auch im Reagenzglas ausgeführt werden (Abb. 100). VAN SLOGTEREN, E. (1952) The serological diagnosis of plant diseases caused by viruses. Report thirteenth int. horticultural congress 1952.

Versuch 30: Augenstecklingstest nach K Ö H L E K (siehe auch S. 198). V e r s u c h s m a t e r i a l : Vorgekeimte, viruskranke Kartoffelknollen (Blattroll-, Xu n d Y-Virus). E t w a 4 Wochen nach Versuchsbeginn Physalis floridana, T a b a k (Nicotiana tabacum) Sorte „ S a m s u n " . G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Scharfes Messer, Pikierkästen 7 cm hoch, oder 7 cm Töpfe, desinfizierte Erdmischung 2 / 3 Kompost, 1 / 3 Sand, Stecketikette, Desinfektionsseife siehe Seite 222. Viruskranke u n d gesunde Kartoffelknollen, die in diffusem Licht bei etwa 15° C vorgekeimt wurden, sollen Keime mit gut entwickelten Wurzelanlagen haben. Pro Knolle a m Nabelende ein keilförmiges Stück mit einem k r ä f t i g e n Auge herausschneiden u n d als Augensteckling in 7 cm hohe Holzkästen oder einzeln in 7 cm Töpfe in eine Mischung von 2 / s K o m p o s t + 1 / 3 Sand pflanzen. Keime lose mit etwas Torfmull bedecken, u m gleichmäßige Feuchtigkeit zu erzielen. Messer u n d H ä n d e vor dem Schneiden jeder neuen Knolle desinfizieren. Die restliche Knolle u n d den Augensteckling mit gleicher N u m m e r versehen. Die angeschnittene Knolle über N a c h t bei hoher Luftfeuchtigkeit liegenlassen, da zu schnelle Austrocknung der W u n d k o r k b i l d u n g hinderlich ist. Die Augenstecklinge im Gewächshaus bei guten Lichtverhältnissen aufstellen, T e m p e r a t u r möglichst nicht über 18° C. Das Gewächshaus m u ß während des Testes absolut läusefrei gehalten werden. Nach 4—6 Wochen K r a n k h e i t s s y m p t o m e sorgfältig protokollieren. Bei fraglichen Blattrollsymptomen Ü b e r t r a g u n g auf Physalis floridana d u r c h f ü h r e n (Versuch 12). Bei Stecklingen, die Mosaiksymptome zeigen, läßt die Abreibung auf T a b a k , Sorte „ S a m s u n " , die Diagnose verschiedener Viren zu (A-, X-, Y- u n d Rattie-Virus). KÖHLER, E. (1935) Der Nachweis von Virusinfektionen am Kartoffelpflanzgut mit der Stecklingsprobe. Züchter 7, 62—65.

Versuch 31: Prämunität (siehe auch S. 115 und S. 181). V e r s u c h s m a t e r i a l : 9 gleichaltrige Pflanzen von Nicotiana sylvestris, d a v o n 3 gesunde u n d 6 mit einem milden G r ü n s t a m m des TMV infizierte Pflanzen, Alter der I n f e k t i o n 3 bzw. 6 Wochen. Tomaten-Aucubamosaik-Virus enthaltender Preßsaft. Es k o m m t nur ein S t a m m in Frage, der Lokalläsionen auf N. sylvestris bildet. G e r ä t e : Infektionsgeräte. Die vor 3 bzw. 6 Wochen mit einem milden G r ü n s t a m m des TMV infizierten Versuchspflanzen zeigen die charakteristischen, systemischen S y m p t o m e dieses Stammes. Alle Versuchspflanzen in der üblichen Weise (Glasspatel,

Kleines virologisches P r a k t i k u m

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K a r b o r u n d ) mit dem Tomaten-Aucubamosaik-Virus, Verdünnung 1 : 500 (Leitungswasser) abreiben, 5 Blätter pro Pflanze. Nicotiana sylvestris reagiert auf diesen Gelbstamm des TMV mit der Bildung von Lokalläsionen. Übertrage die Blattgröße auf Millimeterpapier u n d berechne die Anzahl der Läsionen pro Blatteinheit bei den neun Versuchspflanzen.

Abb. 101. Prämunitätsversuch mit 2 Stämmen des TMV. Das linke Blatt wurde mit einem milden Grünstamm vorinfiziert. Nur das rechte, nicht vorinfizierte B l a t t zeigt die Lokalläsionen des Tomaten-Aucubamosaikvirus (nach K U N K E L )

Die Lokalläsionen des Tomaten-Aucubamosaik-Virus t r e t e n nach I n f e k t i o n der gesunden Pflanzen sehr zahlreich auf, während bei den mit dem milden G r ü n s t a m m vorinfizierten Pflanzen nur wenige oder keine Lokalläsionen zu beobachten sind. Sie entwickeln sich n u r in Blattbezirken, die noch nicht vom erstinfizierten Virus durchdrungen sind. Derartige B l a t t p a r t i e n sind bei den vor 3 Wochen mit dem G r ü n s t a m m abgeriebenen Pflanzen häufiger als bei den vor 6 Wochen beimpften, die u n t e r günstigen Bedingungen schon vollkommen v o m erstinfizierten S t a m m durchdrungen sein k ö n n e n (Abb. 101). Bei letzteren wurde das Substrat bereits durch den ersten S t a m m beansprucht, so daß die Vermehrung des zweiten Stammes, der f a s t die gleichen Substratansprüche stellt, mehr oder weniger u n t e r d r ü c k t wird. Der zuerst in der Pflanze vorhandene S t a m m des Virus verleiht ihr eine P r ä m u n i t ä t , d. h. Abwehrfähigkeit gegen die I n f e k t i o n mit dem zweiten Virusstamm. KUNKEL, L. C. (1934) Studies on acquired mosaios. Phytopathology 24, 437—466.

immunity with tobacco and

aucuba

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Versuch 32: Trennung von Kartoffel-X- und Y-Virus durch Filterpflanzen. V e r s u c h s m a t e r i a l : Mischinfektion des Kartoffel-X- u n d Y-Virus auf T a b a k (Nicotiana tabacum) Sorte „ S a m s u n " . Als Kartoffel-X-Virus k o m m t in diesem Versuch nur der S t a m m „M 2 3 " in Frage. Stechapfel (Datura stramonium), 4-Blattstadium u n d Petunia nyctaginiflora 8-Blattstadium, etwa 14 Tage nach Versuchsbeginn T a b a k (Nicotiana tabacum), 4-Blattstadium u n d Physalis floridana. G e r ä t e : Infektionsgeräte. P r e ß s a f t aus Tabak, der vor 3 Wochen mit einem Gemisch von Kartoffel-XVirus (Stamm „M23") u n d Kartoffel-Y-Virus infiziert wurde, auf folgende Pflanzen in der üblichen Weise u n v e r d ü n n t abreiben: 1. Stechapfel 6 Pflanzen, je 2 vollentfaltete Blätter, 2. Petunia nyctaginiflora 3 Pflanzen, je 4 vollentfaltete Blätter. H a b e n sich nach etwa 14 Tagen auf allen Testpflanzen deutliche systemische S y m p t o m e entwickelt, P r e ß s a f t von Stechapfel auf T a b a k , Sorte „ S a m s u n " abreiben. K r a n k h e i t s s y m p t o m e mit denen der Ausgangspflanzen, die das Gemisch des X- u n d Y-Virus enthalten, vergleichen. Nach Passage über Stechapfel entwickeln sich auf T a b a k nur noch reine X-Virussymptome, weil der Stechapfel i m m u n gegen das Kartoffel-Y-Virus ist. Den P r e ß s a f t der infizierten Petunien auf Physalis floridana abreiben. Auf Physalis zeigen sich nur die nekrotischen Herde des Y-Virus, da Petunia nyctaginiflora nicht anfällig gegen den Kartoffel-X-Virusstamm , , M 2 3 " ist. K Ö H L E R , E . ( 1 9 3 3 ) Untersuchungen über die Viruskrankheiten der Kartoffeln. suche mit Viren aus der Mosaikgruppe. P h y t o p a t h . Z. 5, 567—591.

I.

Ver-

Versuch 33: Trennung des TMV vom Kartoffel-X-Virus durch Verdünnung (siehe auch S. 122). V e r s u c h s m a t e r i a l : TMV- u n d Kartoffel-X-Virus enthaltenden Preßsaft, Nicotiana glutinosa, 8—10 B l a t t s t a d i u m . G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Zentrifugenröhrchen mit Ständer, Zentrifuge (3000 U/min), Reagenzgläser mit Ständer, Meßpipetten 1 u n d 10 ml, Infektionsgeräte. 0,15 m Phosphatpufferlösung p H 7. TMV u n d Kartoffel-X-Virus enthaltenden P r e ß s a f t 10 min 3000U/min zentrifugieren. Verdünnungsreihe einer Mischung gleicher Volumina der beiden Preßsäfte in den Stufen 10 3 bis 10" 6 mit neutralem Phosphatpuffer herstellen (vgl. Versuch 3). Abreibung der 4 Verdünnungsstufen wie gewöhnlich auf je 3 Nicotiana glutinosa mit K a r b o r u n d , 5 Blätter pro Pflanze. Beobachte nach Abreibung welcher Verdünnungsstufen die S y m p t o m e beider Viren auftreten, d. h. Lokalläsionen des TMV plus mildes Mosaik des X-Virus. I n welcher Versuchsreihe t r e t e n n u r S y m p t o m e des TMV auf? Versuch nicht zu f r ü h abbrechen. Die systemischen S y m p t o m e des X-Virus t r e t e n einige Tage später auf als die Lokalläsionen des TMV, die u n t e r günstigen

Kleines virologisches P r a k t i k u m

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Temperaturverhältnissen nach 2—3 Tagen auf den abgeriebenen B l ä t t e r n sichtbar sind. Die Mosaiksymptome des X-Virus t r e t e n zuerst a n den jüngsten B l ä t t e r n in Erscheinung. Der V e r d ü n n u n g s e n d p u n k t des Kartoffel-X-Virus liegt etwa bei 10~5. Da das TMV in der Verdünnung 10 6 noch infektiös ist, t r e t e n in der betreffenden Versuchsreihe nur die Lokalnekrosen dieses Virus auf. Versuch 34: Trennung des TMY vom Ätzmosaikvirus durch Hitzeinaktivierung. V e r s u c h s m a t e r i a l : TMV- u n d Ätzmosaikvirus infizierte B l ä t t e r von T a b a k (Nicotiana tabacum), Nicotiana glutinosa, 8 bis 10-Blattstadium. G e r ä t e : Zentrifugenröhrchen mit Ständer, Zentrifuge (3000 U/min), dünnwandige Reagenzgläser 40—50 m m ( 0 7 mm) mit Korken u n d Ständer, Meßp i p e t t e n 2 ml, Wasserbad von 60 ± 0,2° C. Zwei frisch hergestellte, u n v e r d ü n n t e Preßsäfte aus TMV- bzw. Ätzmosaikvirus infizierten B l ä t t e r n wüchsiger Tabakpflanzen 10 min bei 3000 U / m i n zentrifugieren, je 2 ml P r e ß s a f t in dünnwandige Reagenzgläser abpipettieren, zukorken. R ö h r c h e n im Wasserbad bei 60 i 0,2° C 10 min lang u n t e r t a u c h e n , sofort u n t e r fließendem Wasser abkühlen. Die wenigen Sekunden, die nötig sind, u m die T e m p e r a t u r von 60° C in den Röhrchen zu erreichen, bleiben unberücksichtigt. Die beiden Preßsäfte zu gleichen Teilen mischen u n d mit 100 Teilen dest. Wassers verdünnen, auf je 4 Blätter von 5 Nicotiana glutinosa abreiben. Zur Kontrolle das gleiche Preßsaftgemisch ohne vorhergehende Erwärmung abreiben wie oben. Beobachte die S y m p t o m e in beiden Versuchsreihen. Der unterschiedliche thermale I n a k t i v i e r u n g s p u n k t der beiden Viren ermöglicht die A b t r e n n u n g des TMV. Das Ätzmosaik wird bereits bei 53—55° C inaktiviert, so d a ß sich in der ersten Versuchsreihe n u r die Lokalläsionen des TMV entwickeln. Letzteres verliert seine Infektiosität erst bei 90—95° C (siehe Versuch 40). Die Kontrollpflanzen zeigen sowohl die Läsionen des TMV, als auch die systemischen S y m p t o m e des Ätzmosaikvirus, das ein kleinfleckiges Mosaik h e r v o r r u f t . Es t r i t t etwa nach 8 Tagen auf. PRICE, W. C. (1933) T h e t h e r m a l death r a t e of tobaceo mosaic virus. P h y t o p a t h o l o g y 23, 7 4 9 - 7 6 8 .

Versuch 35: Trennung des TMV und Kartoffel-X-Virus durch Basen-Säurebehandlung (siehe auch S. 123). V e r s u c h s m a t e r i a l : TMV u n d Kartoffel-X-Virus infizierter T a b a k (Nicotiana tabacum) Sorte „ S a m s u n " , 4-Blattstadium. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Infektionsgeräte, Zentrifugenröhrchen, Zentrifuge (3000 U/min), Meßpipetten 2 ml, Reagenzgläser mit K o r k e n u n d Ständer. Pufferlösung p H 8,6 (Glykokoll + Natronlauge nach SÖRENSEN u n d CLARK), 0,15 m Phosphatpufferlösung p H 6,8, Pufferlösung p H 2,2 (Glykokoll + Salzs ä u r e n a c h S Ö R E N S E N u n d CLARK).

256

CH.SCHADE

Frisch hergestellte TMV u n d K a r t o f f e l - X - V i r u s e n t h a l t e n d e P r e ß s ä f t e 10 m i n bei 3000 U / m i n zentrifugieren, zu gleichen Teilen mischen. 1 / 3 des Volumens m i t Pufferlösung p H 2,1 1 : 3 0 v e r d ü n n e n , 24 S t d . bei Z i m m e r t e m p e r a t u r im verschlossenen Reagenzglas stehenlassen, a b r e i b e n wie üblich auf 4 T a b a k p f l a n z e n , Sorte „ S a m s u n " , ohne K a r b o r u n d . D a s zweite D r i t t e l des P r e ß s a f t g e m i s c h e s mit Pufferlösung p H 8,6 1 : 30 v e r d ü n n e n , 4 Tage bei Z i m m e r t e m p e r a t u r stehenlassen, a b r e i b e n wie oben. K o n t r o l l e : D a s letzte D r i t t e l des P r e ß s a f t g e m i s c h e s m i t 0,15 m P h o s p h a t p u f f e r p H 6,8 1 : 30 v e r d ü n n e n , 24 Std. bzw. 4 Tage bei Z i m m e r t e m p e r a t u r aufstellen, a b r e i b e n wie oben. Bonitiere die systemischen S y m p t o m e der 4 Versuchsreihen. W ä h r e n d beide K o n t r o l l r e i h e n schwere, nekrotische S y m p t o m e der t y p i s c h e n Mischinfektion des TMV u n d X - V i r u s aufweisen, zeigt sich bei d e n a n d e r e n Pflanzen, d a ß d a s X - V i r u s im sauren, das TMV dagegen im alkalischen Bereich i n a k t i v i e r t wird. K A U S C H E , G . A . ( 1 9 3 8 ) Über die Trennung von Virusgemischen auf Grund der unterschiedlichen Säuren-Basenempfindlichkeit ihrer Komponenten. Angew. Bot. 20, 246—256.

Versuch 36: Trennung des TMV und Tabakringfleckenvirus auf Grund der unterschiedlichen Empfindlichkeit gegen Phenol und Natriumpermanganat. V e r s u c h s m a t ' e r i a l : TMV u n d T a b a k r i n g f l e c k e n v i r u s infizierter T a b a k (Nicotiana tabacum), T a b a k (N. tabacum), Sorte „ S a m s u n " , 4 - B l a t t s t a d i u m . G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : I n f e k t i o n s g e r ä t e , Mull, Trichter, M e ß p i p e t t e n 2 ml, Reagenzgläser mit K o r k e n u n d S t ä n d e r . 8 %ige Phenollösung, 1 %ige N a t r i u m p e r m a n g a n a t l ö s u n g . Frisch hergestellten P r e ß s a f t aus einer TMV u n d einer T R V 1 k r a n k e n T a b a k pflanze zu gleichen Teilen mischen u n d d u r c h d o p p e l t e n Mull filtrieren. D a s h a l b e Volumen des P r e ß s a f t e s m i t d e m gleichen V o l u m e n einer 8 % i g e n P h e n o l lösung versetzen, d e n übrigen P r e ß s a f t zu gleichen Teilen m i t l % i g e r N a t r i u m p e r m a n g a n a t l ö s u n g mischen. P r e ß s ä f t e 1 S t u n d e bei 20—22° C stehenlassen. J e 1 ml der Gemische m i t 50 m l dest. Wassers v e r d ü n n e n , a b r e i b e n auf je 4 testreife T a b a k p f l a n z e n , Sorte „ S a m s u n " . B e o b a c h t e die a u f t r e t e n d e n S y m p t o m e in beiden Versuchsreihen. D a s TMV wird d u r c h 4 %iges P h e n o l i n a k t i v i e r t , das T R V bleibt infektionsfähig. N a t r i u m p e r m a n g a n a t 0,5 %ig h a t die u m g e k e h r t e W i r k u n g , so d a ß auf diese Weise die T r e n n u n g v o n Mischinfektionen dieser beiden Viren möglich ist. ALLINGTON, W. B. (1938) The Separation of plant viruses by chemical means. Phytopathology 28, 9 0 2 - 9 0 8 .

V. Der quantitative Virusnachweis Versuch 37: Vergleich von 2 TMV-Lösungen nach der Halbblattmethode. Versuchsmaterial: Nicotiana glutinosa 8—10-Blattstadium, TomatenA u c u b a m o s a i k - V i r u s u n d TMVhaltiger P r e ß s a f t (milder G r ü n s t a m m ) , bzw. gereinigtes TMV. 1

TRV = Abkürzung für Tabakringfleckenvirus.

257

Kleines virologisches P r a k t i k u m

G e r ä t e : Infektionsgeräte, Millimeterpapier, evtl. Planimeter. J e 4 Blätter von 10 testreifen Nicotiana glutinosa Pflanzen gleichmäßiger Größe abreiben wie gewöhnlich ( K a r b o r u n d ) : Tomaten-Aucubamosaik-Virus Verdünnung 1 : 1000 auf rechte Blatthälften, TMV (milder Grünstamm) Verdünnung 1 : 1000 auf linke B l a t t h ä l f t e n . Nach den ersten 5 Versuchspflanzen B l a t t h ä l f t e n wechseln. Sobald die Lokalläsionen auszählbar sind, nach etwa 4—5 Tagen, Blätter abschneiden, auf Millimeterpapier legen, Umrisse abzeichnen. Flächenwert bestimmen durch Auszählung der Quadrate. Steht ein Planimeter zur Verfügung, Fläche der B l a t t h ä l f t e n planimetrisch bestimmen. Errechne die Anzahl der gebildeten Lokalläsionen pro cm 2 Blattfläche f ü r die beiden TMV-Stämme, bzw. f ü r nicht gereinigtes u n d gereinigtes TMV. HOLMES. F. 0 . (1931) Local lesions of mosaic in Nicotiana tabacum L. Contrib, Boyoe Thompson inst. 3, 163 — 172. SAMUEL, G . u n d BALD, I . G. (1933) O n t h e u s e of t h e p r i m a r y lesions i n q u a n t i t a t i v e

work fvith two plant viruses. Ann. appl. biol. 20, 70 — 99.

Versuch 3 8 : Vergleich von mehr als

2

Viruslösungen nach

YOUDEN

und

BKALE.

V e r s u c h s m a t e r i a l : 4 TMV haltige Preßsäfte (vier S t ä m m e von unterschiedlicher Konzentration), gleichaltrige Nicotiana glutinosa von gleichmäßiger Größe, 8- bis 10-Blattstadium. G e r ä t e : Infektionsgeräte, Klebestreifen oder Hühnerringe. Die Viruskonzentration von drei T M V - S t ä m m e n vergleichen mit der bek a n n t e n Konzentration eines vierten Stammes. Preßsäfte (1 : 1000 v e r d ü n n t , Leitungswasser) nach folgendem Schema auf je 6 Blätter einer Nicotiana glutinosa Pflanze (Halbblattmethode) abreiben (6fache Wiederholung). Pflanze

2—> 3—> 4— usf.

Aa

Bb

Cc

Dd

Ee

Ff

II 21 31 II

21 31 II 12

31 II 21 13

II 21 31 II

21 31 II 12

31 II 21 13

Große und kleine Buchstaben bezeichnen die H ä l f t e n gleicher Blätter. Zu untersuchende Preßsäfte mit 1, 2, 3 bezeichnet, Kontrolle (TMV-Stamm bekannter Konzentration) mit I.

Vor Versuchsbeginn dasjenige B l a t t einer Pflanze, auf das jeweils die Lösung 1 u n d I abgerieben wird, mit Papierfähnchen (Klebestreifen) oder b u n t e m Ring bezeichnen. B l a t t h ä l f t e f ü r die mit I bezeichnete Lösung nach 3 Pflanzen wechseln (vgl. Schema). 17

Virologie

258

CH.SCHADE

Berechne die d u r c h s c h n i t t l i c h e L ä s i o n e n z a h l pro B l a t t h ä l f t e im Vergleich zur Kontrolle. B e a c h t e die unterschiedliche Läsionenzahl einer Viruslösung auf verschieden h o c h inserierten B l ä t t e r n der gleichen Testpflanze. Versuchsfehler, die d u r c h unterschiedliche E m p f i n d l i c h k e i t alter u n d junger B l ä t t e r e n t s t e h e n k ö n n e n , w e r d e n d u r c h diese V e r s u c h s a n o r d n u n g ausgeschaltet. YOUDEN, W . J . u n d BEALE, H . P . (1934) A Statistical s t u d y of t h e local lésion m e t h o d

for estimating tobacco mosaic virus. Contrib. Boyce Thompson inst. 6, 437—454.

Versuch 39: Nachweis von Lokalläsionen mittels Jodjodkali nach

HOLMES.

V e r s u c h s m a t e r i a l : T a b a k (Nicotiana tabacum), „ S o r t e S a m s u n " , 4-Blatts t a d i u m , TMV- oder Ä t z m o s a i k v i r u s e n t h a l t e n d e r P r e ß s a f t . G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : I n f e k t i o n s g e r ä t e , W a t t e , D u n k e l s t u r z e , kochendes Wasser, 2 Bechergläser, T h e r m o s t a t 40° C, große Petrischalen. 95 u n d 30 %iger Äthylalkohol, Lugolsche Lösung (vgl. Seite 235).

Abb. 102. Nachweis der Lokalläsionen des TMV auf Tabak durch Jodfärbung. A — 2 Tage, B — 3 Tage und C — 4 Tage nach der Abreibung (nach HOLMES) J e 2 linke B l a t t h ä l f t e n v o n 3 T a b a k p f l a n z e n Sorte „ S a m s u n " mittels W a t t e bausch ohne K a r b o r u n d mit TMV oder Ätzmosaikvirus, V e r d ü n n u n g 1 : 10 (Leitungswasser) b e i m p f e n , die r e c h t e n B l a t t h ä l f t e n mit Wasser abreiben. N a c h e t w a 3 T a g e n — S y m p t o m e sind zu dieser Zeit noch n i c h t s i c h t b a r , Pflanzen 12—16 S t d . bei 10° C v e r d u n k e l t aufstellen. Der Z e i t p u n k t f ü r den Beginn der D u n k e l p e r i o d e n a c h der I n f e k t i o n h ä n g t h a u p t s ä c h l i c h v o n der T e m p e r a t u r n a c h der I n f e k t i o n a b u n d m u ß a u s p r o b i e r t werden. N a c h der D u n k e l p e r i o d e abgeriebene B l ä t t e r abschneiden, m i t k o c h e n d e m Wasser übergießen, Chlorophyll mit 95 % i g e m Äthylalkohol bei 40° C e x t r a h i e r e n , Gefäß g u t verschließen. N a c h 1 — 2 S t d . die chlorophyllfreien B l ä t t e r in

Kleines virologisches Praktikum

259

d e s t . Wasser abspülen, in J o d j o d k a l i u m l ö s u n g (Lugol) t a u c h e n . Überschüssige Lugolsche Lösung mit 30 %igem Alkohol abspülen. Zahl der b l a u g e f ä r b t e n „ L o k a l l ä s i o n e n " (Abb. 102) auf d e n infizierten B l a t t h ä l f t e n feststellen. E s k o m m t d a r a u f an, die Pflanze n a c h der I n f e k t i o n rechtzeitig v e r d u n k e l t aufzustellen, das h e i ß t , solange das Virus noch auf lokale H e r d e b e s c h r ä n k t ist. Die Dunkelperiode m u ß gerade so bemessen sein, d a ß die S t ä r k e a u s d e n nichtinfizierten Zellen z u m großen Teil a b g e w a n d e r t ist, w ä h r e n d sie in d e n infizierten Zellen, infolge des verzögerten A b t r a n s p o r t e s , noch v o r h a n d e n ist (Stärkeschoppung). HOLMES, F. O. (1931) Local lesions of mosaic in Nicotiana tabacum L. Contrib. Boyce Thompson inst. 8, 1 6 3 - 1 7 2 .

YI. Virusinaktivierung und I n f e k t i o n s h e m m u n g Versuch 40: Inaktivierung des TMV durch Erhitzen (Bestimmung des thermalen Inaktivierungspunktes (siehe auch S. 121). V e r s u c h s m a t e r i a l : TMVhaltiger P r e ß s a f t , Nicotianaglutinosa, 8 - b i s 10-BIattstadium. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Z e n t r i f u g e n r ö h r c h e n mit Ständer, Zentrifuge (3000 U/min), Meßzylinder, M e ß p i p e t t e n 2 ml, Reagenzgläser mit K o r k e n u n d S t ä n d e r , Infektionsgeräte. 0,15 m P h o s p h a t p u f f e r l ö s u n g p H 7. Den T M V h a l t i g e n P r e ß s a f t grob reinigen, das h e i ß t 10 m i n bei 3000 U / m i n zentrifu gieren, 1 : 100 mit P h o s p h a t p u f f e r p H 7 v e r d ü n n e n , je 2 ml in 3 d ü n n wandigen, v e r k o r k t e n Reagenzgläsern im W a s s e r b a d 1 0 m i n lang auf 80 i 0,2°C,. 90 i 0,2°C u n d 95 i 0,2°C erhitzen, sofort u n t e r fließendem Wasser a b k ü h l e n , jede P r o b e auf je 4 B l ä t t e r v o n 2 Nicotiana glutinosa wie gewöhnlich mit K a r b o r u n d abreiben. Diejenige Versuchsreihe, bei der keine Lokalläsionen des TMV m e h r auftreten,, zeigt u n g e f ä h r die T e m p e r a t u r an, bei der das Virus im n e u t r a l e n Medium i n a k t i v i e r t wird. W ä h r e n d der auf 80 u n d 90°C e r w ä r m t e P r e ß s a f t noch infektiös ist, h a t d e r auf 95°C erhitzte seine A k t i v i t ä t verloren, das Virus wird bei dieser T e m p e r a t u r denaturiert. Die t h e r m a l e I n a k t i v i e r u n g des TMV findet also zwischen 90 u n d 95°C s t a t t . LAUFFER, M. A. und PRICE, W. C. (1940) Thermal denaturation of tobacco mosaic virus. J.biol. ehem. 138, 1 - 1 5 .

Versuch 41: Inaktivierung des Kartoffel-Y-Virus durch Alterung in vitro a u c h S. 122).

(siehe

V e r s u c h s m a t e r i a l : Testreife Physalis floridana, frischer Kartoffel-Y-Virus e n t h a l t e n d e r P r e ß s a f t v o n T a b a k (Nicotiana tabacum) Sorte „ S a m s u n " , 2 0 T a g e alter P r e ß s a f t der gleichen Pflanze, der bei Z i m m e r t e m p e r a t u r a u f b e w a h r t wurde. Y-Virus konserviert nach MCKINNEY, vgl. S. 224. 17*

260

CH.SCHADE

G e r ä t e : Infektionsgeräte, Meßpipetten 2 ml. Zur üblichen Abreibung mit K a r b o r u n d auf je 4 Blätter von 12 floridana 3 Lösungen verwenden:

Physalis

1. frisch hergestellten Kartoffel-Y-Virus enthaltenden Preßsaft, 1 : 10 v e r d ü n n t mit dest. Wasser; 2. 20 Tage lang bei Zimmertemperatur a u f b e w a h r t e n Kartoffel-Y- Virus enthaltenden P r e ß s a f t der gleichen Pflanze wie bei 1, 1 : 10 v e r d ü n n t mit dest. Wasser; 3. wäßrige Aufschwemmung von zermörserten Kartoffel-Y-Virus infizierten Blättern, die nach McKiNNEY konserviert wurden. Diese Viruskonzentration entspricht nicht derjenigen bei 1 u n d 2, es werden etwa 10 Blattstücke zermörsert u n d in 2 ml dest. Wassers suspendiert. Vergleiche den Infektionserfolg in den 3 Versuchsreihen. Das Kartoffel-Y-Virus gehört zu den wenig stabilen Viren, es wird bei Zimmert e m p e r a t u r in vitro bereits nach 18 Tagen inaktiviert, läßt sich dagegen gut im B l a t t nach Trocknung über Calciumchlorid u n d A u f b e w a h r u n g bei niedrigen T e m p e r a t u r e n konservieren. MCKINNEY, H . H . (1947) Stability of labile viruses in desiccated tissue. P h y t o p a t h o logy 37, 1 3 9 - 1 4 2 .

Versuch 42: Inaktivierung des TMV durch Wasserstoffsuperoxyd. V e r s u c h s m a t e r i a l : TMVinfizierte Tabakpflanze (Nicotiana tabacum), Nicotiana glutinosa, 8- bis 10-Blattstadium. G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Infektionsgeräte, Trichter, Mull, Meßpipetten 2 u n d 10 ml. 6 %iges Wasserstoffsuperoxyd. D e n frisch hergestellten filtrierten, TMVhaltigen P r e ß s a f t zu gleichen Teilen mit 6 %igem H 2 0 2 versetzen, 1 Stunde bei Zimmertemperatur stehenlassen. 1 m l des Gemisches 1:100 mit dest. Wasser verdünnen, abreiben auf je 4 B l a t t h ä l f t e n von 3 Nicotiana glutinosa. D e n gleichen Versuch mit Preßsaftgemisch in der Verdünnung 1 : 10000 d u r c h f ü h r e n . Kontrolle: TMVhaltigen P r e ß s a f t 1 : 200 bzw. 1:10000 mit dest.Wasser verdünnen u n d auf die andere B l a t t h ä l f t e abreiben. Stelle die durchschnittliche Anzahl der Lokalläsionen pro B l a t t h ä l f t e fest. Das TMV wird durch 3 %iges H 2 0 2 inaktiviert. Die 2. Versuchsreihe zeigt, daß der Verlust der Infektiosität irreversibel ist, da trotz starker Verdünnung des Gemisches keine Lokalläsionen des TMV gebildet werden. STANLEY, W. M. (1935) Chemical studies on t h e virus of tobacco mosaic. IV. Some effects of different chemical agents on infectivity. Phytopathology 25, 899—921.

Versuch 43: Inaktivierung des Kartoflel-X-Yirus ohne Verlust der serologischen Aktivität (siehe auch S. 176). V e r s u c h s m a t e r i a l : Kartoffel-X-Virus enthaltender Preßsaft von T a b a k (Nicotiana tabacum) Sorte „ S a m s u n " , Gomphrena globosa kurz vor Blühbeginn.

261

Kleines virologisches P r a k t i k u m

G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Infektionsgeräte, große Petrischalen, Filterpapier, Zentrifugenröhrchen mit Ständer, Zentrifuge (4000 U/min), Tropfpipetten, Meßpipetten 2 ml, Reagenzgläser mit Ständer, fettfreie Objektträger ohne Schrammen, Brutschrank 23° C, Mikroskop mit Sternblende, Mikroskopierlampe. 0,2 %ige Wasserstoffsujjeroxydlösung, 0,5 %ige Natriumsulfatlösung, physiologische Kochsalzlösung (0,85 %ig), X-Antiserum- u n d NormalserumBlättchen. 1 Vol Kartoffel-X-Virus enthaltenden P r e ß s a f t -I 1 Vol0,2 %ige H 2 0 2 Lösung, 1 Vol Kartoffel-X-Virus enthaltenden P r e ß s a f t + 1 Vol Leitungswasser ansetzen. Beide P r e ß s ä f t e 5 Std. bei Zimmertemperatur stehenlassen. Das halbe Volumen jeder Mischung auf 10 testfähige Blätter von Gomphrena globosa mit K a r b o r u n d abreiben, Blätter abspritzen u n d abschneiden, in feuchte K a m m e r n (Petrischalen) legen, bei guter Beleuchtung u n d möglichst konstanter T e m p e r a t u r (22° C) aufstellen. Vom übrigen P r e ß s a f t einige Tropfen f ü r die serologische Blättchenmethode mit 1—2 Tropfen 0,5 %igem N a 2 S 0 4 versetzen, 16 Std. bei + 2 ° C aufstellen. A m Morgen Preßsäfte 30 min bei 4000 U/min zentrifugieren, Verdünnungsreihen von 1 : 8 bis 1 : 128 mit physiologischer Kochsalzlösung herstellen, nach der Blättchenmethode auf serologische Aktivität p r ü f e n (siehe Versuch 24). Da im Schalentest mit Gomphrena globosa keine Läsionen des X-Virus auftreten, obgleich die Testpflanze sehr empfindlich ist, m u ß die Infektiosität des Kartoffel-X-Virus durch die Behandlung mit 0,2 %iger H 2 0 2 -Lösung zerstört worden sein. Die Untersuchung mit Hilfe der Blättchenmethode zeigt, daß die serologische Aktivität u n v e r ä n d e r t blieb. Die serologische Bestimmung des Virustiters fällt in dem mit H 2 0 2 behandelten u n d unbehandelten P r e ß s a f t gleich aus. Versuch 44: Hemmung der TMV-Infektion durch Kupfersulfat. V e r s u c h s m a t e r i a l : TMVinfizierte Tabakpflanze, Nicotiana 10-Blattstadium.

glutinosa,

8 bis

G e r ä t e u n d R e a g e n z i e n : Infektionsgeräte, Trichter, Mull, Meßpipetten 2 u n d 10 ml, Reagenzgläser mit Ständer. 2 %ige Kupfersulfatlösung. Den frisch hergestellten filtrierten TMVhaltigen P r e ß s a f t mit gleichen Teilen einer 2 %igen CuS0 4 -Lösung versetzen. 10 min stehenlassen, Verdünnungsreihe des Gemisches mit dest. Wasser in den Stufen 10~3 bis 10~5 (s. Versuch 3) ansetzen. Mit jeder Verdünnungsstufe Abreibung auf 3 Nicotiana glutinosa, 4 Blatthälften pro Pflanze, d u r c h f ü h r e n . Die übrigen B l a t t h ä l f t e n zur Kontrolle mit unbehandeltem TMVhaltigem P r e ß s a f t in entsprechender V e r d ü n n u n g abreiben. Die I n f e k t i o n s h e m m u n g läßt sich zum Teil durch Verdünnung des Gemisches aufheben, sie ist also reversibel.

262

CH.SCHADE

Berechne d e n P r o z e n t s a t z der H e m m u n g n a c h f o l g e n d e r F o r m e l : (K — V) • 100 H = ; H ist der a u f t r e t e n d e H e m m u n g s p r o z e n t s a t z der LäsionenK bildung, K die Gesamtzahl der L ä s i o n e n n a c h A b r e i b u n g ohne Zusatz v o n C u S 0 4 u n d V die Gesamtzahl der L ä s i o n e n n a c h A b r e i b u n g m i t Zusatz v o n CuS04. WENT, J . C. (1937) The influence of various chemicals on the inaotivation of tobacco virus 1. P h y t o p a t h . Z. 10, 4 8 0 - 4 8 9 .

Versuch 45: Hemmung der TMY-Infektion durch Nelkenpreßsaft. V e r s u c h s m a t e r i a l : B l ä t t e r gesunder N e l k e n (Dianthus caryophyllus), TMVhaltiger P r e ß s a f t , Nicotiana glutinosa, 8- bis 1 0 - B l a t t s t a d i u m . G e r ä t e : P r e ß z a n g e n , Becherglas 100 ml, W a s s e r b a d , 2 T h e r m o m e t e r , Zentrif u g e n r ö h r c h e n , Z e n t r i f u g e (3000 U / m i n ) , große Petrischalen, kleine Petrischalen 0 10 cm, F i l t e r p a p i e r . P r e ß s a f t a u s d e n B l ä t t e r n gesunder N e l k e n p f l a n z e n herstellen u n d auf 60° C e r w ä r m e n , bis der e n t s t a n d e n e S c h a u m v e r s c h w u n d e n ist, 10 m i n bei 3000 U / m i n zentrifugieren. N e l k e n p r e ß s a f t in verschiedener K o n z e n t r a t i o n m i t 1 : 100 v e r d ü n n t e m T M V h a l t i g e m grobgereinigtem P r e ß s a f t m i s c h e n : 1 ml Nelkensaft unverdünnt 1 m l N e l k e n s a f t 1 : 10 v e r d ü n n t 1 m l N e l k e n s a f t 1 : 100

+ 1 ml TMV 1 : 100.

a) B l ä t t e r v o n Nicotiana glutinosa der L ä n g e n a c h halbieren, je 4 r e c h t e B l a t t h ä l f t e n m i t einem N e l k e n s a f t g e m i s c h der 3 K o n z e n t r a t i o n s s t u f e n u n d K a r b o r u n d abreiben, die linken B l a t t h ä l f t e n m i t TMV 1 : 100, d a s m i t gleichem Volumen Wasser v e r d ü n n t wird. Die B l a t t h ä l f t e n i m Schalentest bei möglichst k o n s t a n t e r T e m p e r a t u r von 22° C u n d g u t e n L i c h t v e r h ä l t n i s s e n aufstellen, a u f der r e c h t e n u n d linken B l a t t h ä l f t e Lokalläsionen in den 3 Versuchsreihen auszählen, p r o z e n t u a l e H e m m u n g b e r e c h n e n wie in Versuch 44. b) R e c h t e B l a t t h ä l f t e n v o n Nicotiana glutinosa in N e l k e n s a f t u n v e r d ü n n t , 1 : 10 u n d 1 : 100 v e r d ü n n t 5 m i n lang e i n t a u c h e n , u n t e r der W a s s e r l e i t u n g abspülen, vorsichtig zwischen F i l t e r p a p i e r t r o c k n e n u n d mit T M V 1 : 100 wie gewöhnlich infizieren. Zur K o n t r o l l e T a u c h v e r s u c h mit d e n linken B l a t t h ä l f t e n in Wasser d u r c h f ü h r e n . A b r e i b u n g wie oben, Lokalläsionen a u s z ä h l e n wie bei a), H e m m u n g berechnen. Der N e l k e n p r e ß s a f t e n t h ä l t einen H e m m s t o f f , der die T M V - I n f e k t i o n bei Nicotiana glutinosa u. a. m e h r oder weniger u n t e r b i n d e t , n i c h t a b e r bei der Nelke selbst. Der Hemmstoff w u r d e d e s h a l b als „ r e l a t i v " bezeichnet. J e h ö h e r die K o n z e n t r a t i o n des H e m m s t o f f e s , desto wirksamer ist er. VAN DER WANT, J . P. H. (1951) Onderzoekingen over anjermozaiek II. Tijdschr. plantenz. 57, 72 — 74.

Kleines virologisches Praktikum

263

VII. Therapie der Viruskrankheiten Versuch 46: Wärmetherapie Blattrollvirus infizierter Kartoffelknollen (siehe auch S. 215). V e r s u c h s m a t e r i a l : 1 k g Blattrollvirus infizierte Kartoffelknollen. G e r ä t e : Einige Schalen mit Wasser, Brutschrank 37,5°C, Messer, Desinfektionsseife, 7 cm hohe Pikierkästen, desinfizierte Erdmischung K o m p o s t - S a n d 1 :1, Hygrometer. 500 g der Blattrollvirus infizierten Kartoffelknollen f ü r 25 Tage in einen Brutschrank bei 37,5° C stellen. Die nötige Feuchtigkeit (ca. 70%) durch Schalen mit Wasser herstellen, mit Hilfe des Hygrometers kontrollieren. Restliche Knollen im Keller lagern. Augenstecklinge (siehe Versuch 30) der wärmebehandelten u n d unbehandelten Kartoffelknollen im Gewächshaus auspflanzen. Beobachte den Unterschied im Gesundheitszustand der wärmebehandelten u n d nicht behandelten Knollen. Erstere zeigen keine Blattrollsymptome. Die W ä r m e b e h a n d l u n g läßt sich gegen das Blattrollvirus in Kartoffelknollen mit Erfolg anwenden. War außerdem das Kartoffel-X-Virus in der Knolle vorhanden, wie z. B. bei der Sorte „Erstling", so läßt sich mit Hilfe der serologischen Blättchenmethode (siehe Versuch 24) oder durch den Pflanzentest mit Gomphrena globosa zeigen, d a ß dieses Virus nicht durch die erfolgte W ä r m e b e h a n d l u n g zu bekämpfen ist. KASSANIS, B. (1949) Potato tubers freed from leaf-roll virus by heat. Nature 164, 881.

Versuch 47: Wärmetherapie virusinfizierter Pflanzen (siehe auch S. 216). V e r s u c h s m a t e r i a l : K r ä f t i g e Tomatenpflanzen in Töpfen infiziert mit dem Tomaten-Aspermie-Virus, Chenopodiumamaranticolor, 8- bis 10-Blattstadium. G e r ä t e : Brutschrank 36°C mit Glaswänden oder Beleuchtung u n d guter L ü f t u n g . Schalen mit Wasser, Hygrometer, Messer, desinfizierte Erdmischung Sand — Kompost 2 : 1 , Pikierkästen, Infektionsgeräte. Kräftige, nicht zu junge Aspermie-Virus infizierte Tomatenpflanzen 3 Wochen lang in einen beleuchteten u n d gut belüfteten B r u t s c h r a n k bei 36° C stellen, Feuchtigkeit durch Schalen mit Wasser regulieren. Beobachte die sich neu entwickelnden Blätter. Sie zeigen äußerlich keine Virussymptome. Nach 3 Wochen Stecklinge aus dem symptomfreien Triebzuwachs herstellen u n d in K ä s t e n mit desinfizierter Erdmischung Sand — K o m p o s t 2 : 1 setzen. Sobald die Stecklinge angewachsen sind, Abreibungen mit 1 : 10 v e r d ü n n t e m P r e ß s a f t auf Chenopodium amaranticolor vornehmen, u m zu prüfen, ob die Stecklinge virusfrei sind. Sind sie noch mit dem Aspermie-Virus der T o m a t e infiziert, so entwickeln sich Lokalläsionen auf Chenopodium. Es zeigt sich jedoch, daß die Stecklinge gesund sind.

264

C H . SCHADE

Der Versuch k a n n a u c h m i t der infektiösen B u n t b l ä t t r i g k e i t auf Abutilon striatum (Abb. 103), d e m G u r k e n m o s a i k - V i r u s auf Gurke, Stechapfel oder T a b a k d u r c h g e f ü h r t werden. KASSANIS, B. (1954) Heat-therapy of virus-infected plants. Ann. appl. biol. 41,470—474.

Abb. 103. Wärmebehandlungsversuch mit Abutilon striatum. Links: Steckling einer gescheckten Pflanze, die 28 Tage einer Temperatur von 36° C ausgesetzt war. Rechts: Gleichaltriger Steckling einer Gewächshauspflanze, die bei normalen Temperaturen gewachsen ist ( n a c h KASSANIS)

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von

G. K . HIRST,

L . M . BLACK

und

S. E. LURIA, Academic Press Inc., New York. Weiter sei verwiesen auf die Zeitschriften „Phytopathology", „The annals of applied biology", „Tijdschrift over plantenziekten", „Phytopathologische Zeitschrift" u. a.

Sachregister (Mit * bezeichnete Seitenzahlen weisen auf Abbildungen bzw. Tabellen hin.) A-Mosaik s. Kartoffel Abiaktion 52, 53, 229, 230* Abreibung 55, 223, 224, 225*, 254, 261 Abutilon Buntblättrigkeit B e k ä m p f u n g 216, 264* Krankheitsbild 2, 21, 24* Übertragung 2, 79 Ursache 3 Aceria ficus 82, 84* tulipae 82 Aokerbohne Gurkenmosaik 59, 60* Scheckungsmosaik 139, 151* Tabak-Kräuselkrankheit 60* Acyrthosiphon onobrychis 86, 97 Adenin 131*, 134, 135 Adenosin 131* Adenylsäure 132*, 140 Adernaufhellung 19, 20*, 27, 46, 225 Adernbänderung 26*, 46, 51 Adernscheckung Nelke 168 Ätzmosaik s. T a b a k Agallia albidula 66 constricta 66, 89, 93, 94 quadripunctata 66 Agalliana ensigera 66 Agalliopsis novella 66, 89, 94 Agglutination 163, 251 Alanin 126*, 137 Albinose Süßkirsche 28 Aleurodidae 72*, 79, 84*, 89, 192 Alloiophyllie Anemone 35, 107 Anemone Alloiophyllie 35, 107

Antigen 5, 162, 163, 164, 165, 169, 171, 175, 178, 247, 249 Antikörper 5, 162, 163, 164, 165, 169, 181, 183, 247, 249 Antiserum 162, 163, 164, 165, 166, 169, 171, 172, 173, 175, 176, 246, 247, 249, 250, 251 Apfel F r u c h t s y m p t o m e 38 Hexenbesen 22 Mosaik 25*, 26* Mosaik-Yirus auf T a b a k 204 Proliferationsvirose 22 Aphrodes bicinctus 66, 67* Aspermie Tomate 167, 216, 263 Aster infektiöse Vergilbung B e k ä m p f u n g 212 Klassifizierung 189, 190, 194 Temperatureinfluß 89 Vektor 84, 92, 93*, 94, 95*, 99, 189 Wirtskreis 211 Vergilbungsvirus auf Kartoffel 40, 41* auf Möhre 38 auf Vinca 215 Atavismus Johannisbeere 30, 37, 194 Aucubamosaik Kartoffel 40, 151*, 156*, 166 T o m a t e 179, 235 Augenstecklingsmethode 167, 198, 209, 252 Aulacorthum pseudosolani 78*, 97 Axenie 107 8-Azaguanin 147*, 148 B-Virus Kartoffel 171

268

Sachregister

Bakteriophagen 103, 104, 130, 136, 139, 141, 142, 146 Balduins maidis 92 B e d a m p f u n g 6, 154, 155* Befallsflug 85 Bekämpfung Abmelken 210 Chemotherapie 215, 216, 217 Fangstreifen 7, 212 Krautziehen 210 niedersächsisches Verfahren 7 Staudenauslese 2, 209 Unreifrodung 210 Wärmetherapie 147, 215, 216, 263 Bemisia tabaci 67 Benzimidazol 147* Berührungspfropfung 53, 54* /¿eta-Rübe Gelbnetzvirus 86, 88 Kräuselkrankheit B e k ä m p f u n g 7, 212 Klassifizierung 191, 194 Krankheitsbild 17 Übertragung 67, 81, 94 wirtschaftlicher Schaden 7 Kräuselschopf Einschlußkörper 42 Krankheitsbild 30, 35, 38 S t ä m m e 177, 181 Temperatureinfluß 89 Übertragung 66, 91, 92, 98, 105 Mosaik Bekämpfung 211 Teilchengröße 151* Übertragung 61, 84, 96, 97* Variabilität 177 wirtschaftlicher Schaden 7 Vergilbung Bekämpfung 210, 211, 212 Krankheitsbild 17, 30, 198 Morphologie 151*, 157* Nachweis 166, 168, 176 Übertragung 68, 88, 92, 96, 98 Umwelteinfluß 56 wirtschaftlicher Schaden 7 Bilsenkraut Mosaik 42, 68, 96, 97*, 120 Birne Steinfrüchtigkeit 23*, 38, 39*, 196 Blasenfüße (Thysanoptera) 72*, 82, 89, 91, 192, 194,211 Blattkäfer (Ghrysomelidae) 72, 81

Blattläuse (Aphidoidea) 72*, 85, 86, 89, 91, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 102, 111, 188, 192, 193, 194, 195, 211, 212, 217, 223, 233, 234 K u l t u r 99, 100*, 101*, 224 Blattrandvergilbung Erdbeere 29, 90, 216 Blattrollkrankheit s. Kartoffel Blattwanzen (Heteroptera) 192, 194 Blüten vergrünung Erdbeere 37 Klee 37 Blumenkohl Mosaik 66, 97*, 152*, 216 Bohne (Phaseolus vulgaris) F r u c h t s y m p t o m e 38 Gelbmosaik 61 Gelb mosaik - Viru s auf Gladiole 39 Gurkenmosaik 200 Luzerne-Mosaik 200* Mosaik (gewöhnliches) Klassifizierung 193 Krankheitsbild 29*, 198, 246 Nachweis 167, 172, 206, 245 Resistenz 214, 245 Teilchengröße 151* Übertragung 58, 84, 106 südliches Bohnenmosaik Chemie 139, 140* Klassifizierung 189 Krankheitsbild 200 Physik 120*, 124*, 161, 178 Teilchengröße 151* Übertragung 57 Tabak-Kräuselkrankheit 200* Tabak-Mosaik 200, 228 Tabaknekrosis (stippelstreep) 58, 59,14(1, 200, 246 Tabak-Ringfleckenkrankheit 200 Tomaten-Bronzefleckenkrankheit 227 Borkenkrankheit Pittosporum 22, 23 Brassica nigra Virus 97, 98, 151* Brevicoryne brassieae 97 Brombeere Vergrünung 37 Bronzefleckenkrankheit s. T o m a t e Bukettvirus Kartoffel 151*, 166, 172, 173

Sachregister Bu ntblättrigkeit s. Abutilon Buntstreifigkeit Levkoje 36*, 37 Tulpe 1*, 2, 3, 23, 36, 37, 167 Bushy s t u n t s. T o m a t e Cattleya Mosaik 152* Gavaraiella archangelicae 97 Celationszeit 5, 87, 89, 90 Chemotherapie 148, 215, 216, 217 Chenopodium Gurkenmosaik 43, 263 Hexenbesen 22* Tomaten-Aspermie 263 Chlorose Jasmin 2 Chrysantheme Blütensymptome 37 Mosaik 152*, 167 Cicadulina mbila 5, 72, 91 Circulifer tenellus 66, 85 Citrus Eichelfrüchtigkeit 38 Psorosis 23, 53, 196 Crotalaria Mosaik-Virus auf Vigna 45 Curly top s. Beta-Rübe, Kräuselschopf Cuscuta latente Seidekrankheit 62, 198 Übertragung 52,59,60*, 61, 62, 107, 232 Cymbidium Mosaik 152* Cyphomandra Kartoffel-X-Mosaik 181 Cytosin 131*, 134, 135, 142 Dahlie Mosaik 41, 151*, 164, 167 Wachstumshemmung 21* Datura Gurkenmosaik 216 Kartoffel-X-Mosaik 105, 182, 254 Tomaten-Bushy-stunt 216 Denaturierung 128, 143, 164, 204, 216, 259 Desoxyribose 130*, 132 Dialyse 136, 241 Dilfusionskonstante 119, 120*, 150 Dissoziationskonstante 126

269

Distanzflug 85 Doralina apigraveolens 97 Doralis fabae 67, 68, 76*, 84, 85, 86, 97, 99 frangulae 67, 75*, 97 pomi 97 rhamni 74*, 84 Eichelfrüchtigkeit Citrus 38 Einschlu ßkörper amorph (X-Körper) 41, 42, 43, 112, 159*, 161, 201, 234 kristallin 41, 42, 43, 112, 159*, 161, 201, 234 Elektronenmikroskop 5, 6, 122, 152, 153*, 154, 156, 159, 203 Elektrophorese 118, 141, 162, 204 Enationen 18, 28, 33*, 46, 112 Enationenmosaik Erbse 90 Epidemiologie 4, 63, 82, 84, 85 Erbse Enationenmosaik 90 gewöhnliches Mosaik 66, 97 Erdbeere Blattrandvergilbung 29, 90, 216 Blütenvergrünung 37 Kräuselkrankheit 216 Erdnuß Kräuselkrankheit 68 Erholung 20, 44, 182 E r n ä h r u n g 111 Eryngium Tabak-Mosaik 181 Erythroneura ix 87, 88 Esche Hexenbesen 22 Euphorbia Mosaik 79 Eurinoscopus 88, 89 Euscelis 87, 88 Eutettix tenellus 92 Fadenblättrigkeit T o m a t e 6, 17, 31* Falschblütigkeit Vaccinium 28 Eidschikrankheit Zuckerrohr 35, 191 Filterpflanzen 254 Filtrationsendpunkt 150 Flaschenpfropfung 53, 54*, 231* Flieder Hexenbesen 22

270 Fragaria Blütensymptome 38 Frankliniella nigripes 91 Freesie Mosaik 152*, 167 Vergrünung 37 Futterrübe s. .Beta-Rübe Gallen 34*, 35 Gefriertrocknung 158, 166 Gelbfleckigkeit Sellerie 194 Gelbknospenmosaik Pfirsich 204 Gelbmosaik Bohne 61 Löwenzahn 96, 97 s. Wasserrübe Gelbnetzyirus .Beta-Rübe 86, 88 Gelbstreifigkeit s. Zwiebel Gelbzwergigkeit s. Kartoffel Geradflügler (Orthoptera) 72, 81, 82 Gerste Streifenmosaik 152* Gewöhnliches Mosaik Erbse 66, 97* Gladiole Blütensymptome 37 Bohnen-Gelbmosaik 39 Glycylalanin 126* Glycyl-alanyl-phenylalanin 126* Glykokoll 126*, 137 Grünscheckungsmosaik Gurke 199 Guanin 131*, 134, 135 Gurke F r u c h t s y m p t o m e 38 Grünscheckungsmosaik 199 Mosaik Bekämpfung 148, 216, 217, 264 Chemie 137*, 140*, 178, 179 Einschlußkörper 41, 112 Klassifizierung 193, 196 Konservierung 224 Krankheitsbild 24, 43, 44 Latenz 44 Nachweis 172 Physik 120* Stämme 177 Teilchengröße 151*

Sachregister Gurke Mosaik Übertragung 68, 96, 97*, 232 Umwelteinfluß 49, 56, 216 Wirtskreis 107, 199,211 Mosaik-Virus auf Ackerbohne 59, 60* auf Bohne 200 auf Chenopodium 43 auf Datura 216 auf Lupinus 44, 45 auf Nicotiana 32*, 44, 45, 232 auf Primula 37*, 44 auf Spinat 214 auf Tabak 4 3 , 4 4 , 45,216 auf Vigna 45, 200 Hafer Pseudorosettenkrankheit 194 Rotblättrigkeit 152* Helianthus Tomaten-Bronzefleckenkrankheit 227 Hemmstoffwirkung 55, 56, 58, 98, 123, 146, 147, 148, 261, 262 Hexenbesen Apfel 22 Chenopodium 22* Esche 22 Flieder 22 Holodiscus 22, 107 Kartoffel 215 Robinie 22 Himbeere F r u c h t s y m p t o m e 38 Vergrünung 37 Holodiscus Hexenbesen 22, 107 Hortensie Vergrünung 37 Hyalesthes obsoletus 66* Hydrolyse 126, 128, 129, 131, 134, 135* Hyoscyamus-Yhus 3 42, 68, 96, 97*, 120 Immunisierung 164, 165, 169 I m m u n i t ä t 45, 107, 110 I m p l a n t a t i o n (Chip budding) 53, 54* Inaktivierung 10, 56, 58, 95, 97, 98, 99, 107^ 108, 109, 116, 123, 124, 144, 147, 164, 213, 217 thermal 118, 121, 122, 136, 143, 144, 147,. 178, 188, 203, 214, 215, 216, 255, 259 Infektiöse Degeneration Weinrebe 22, 202, 203*

Sachregister Infektion lokal 45, 46, 106, 109, 147, 199, 213 symptomlos 45, 110, 168 systemisch 45, 46, 47, 48, 52, 55, 106, 109, 114, 115, 147, 148, 199, 213, 216, 217, 224, 245, 254, 255 Infektionserfolg 55, 56, 67, 92, 96*, 98, 103, 105,228 Infektionsmethoden 224, 225, 226, 227 Infektionsquelle 63, 88, 89, 90, 92, 93, 97, 98, 167, 209 Infektionsrate 55, 61, 67, 92, 110 Infektionsresistenz 45, 46, 108, 110 Infektionsverhütung 210, 211, 212, 213 Infektiosität 3, 4, 53, 57, 58, 81, 88, 92, 96, 98, 121, 123, 141, 142, 148, 176, 180, 181, 216, 255, 260 Inkubationszeit 19, 87, 89, 90*, 92, 93, 94 Insekt Mundwerkzeuge 63, 64*, 65*, 66, 81, 82, 95, 97, 98 Iris Blütensymptome 37 Mosaik 167 Isoelektrischer Punkt 11, 118, 126, 129, 130, 138, 178 Jasmin Infektiöse Chlorose 2 Johannisbeere viröser Atavismus 30, 37, 194 Kakao Sproßschwellungskrankheit Krankheitsbild 22 Nachweis 205 Übertragung 79, 95 wirtschaftlicher Schaden 8 Kalikokrankheit Kartoffel 40 Karborund 55, 56, 209, 226, 227, 245, 253, 254, 257, 259, 261 Kartoffel A-Mosaik Einschlußkörper 41, 161 Konzentration 175 Morphologie 203 Nachweis 166, 168, 175 Resistenz 214 Teilchengröße 151*, 156* A-Virus auf Tabak 175 Abbau 2, 4, 8, 9 Asternvergilbung 40, 41*

271

Kartoffel Aucubamosaik 40, 151*, 156*, 166 B-Virus 171 Blattrollkrankheit Bekämpfung 211, 215, 217, 263 Einschlußkörper 41 Klassifizierung 191, 194 Krankheitsbild 17, 28, 30, 40*, 112, 198 Nachweis 198, 199, 201, 202, 203, 207, 209, 238, 239*, 241, 242*, 243, 244*, 252 pathologische Physiologie 6, 113, 187, 214, 217 Stämme 177 Übertragung 4, 84, 94, 229, 230*, 231*, 233 Umwelteinfluß 89, 111 Ursache 4 Blattroll-Virus auf Physalis 199, 233*, 252 Bukettvirus 151*, 166, 172, 173 Gelbzwergigkeit Klassifizierung 191, 194 Krankheitsbild 40, 187 Physik 120* Stämme 181 Teilchengröße 151* Übertragung 66, 94, 95*, 189 Gelbzwergigkeitsvirus auf Tabak 181 Hexenbesen 215 Kalikokrankheit 40 Kräuselkrankheit 4 Kronenendbräunung 40 Phloemnekrose 4, 201, 202, 242*, 243 Pseudo-Aucuba 172 Purple top 28 S-Virus Nachweis 166, 167, 168, 206, 207 Teilchengröße 151*, 156* Spindelknollenkrankheit Klassifizierung 191 Krankheitsbild 40 Übertragung 66, 81, 82 Stolbur 66, 166, 194 Tabak-Kräuselkrankheit (Mauke) 59 X-Mosaik Bekämpfung 217, 263 Chemie 139, 140*, 143 Einschlußkörper 41, 42 Inaktivierung 256, 260, 261 Klassifizierung 189, 193

272

Sachregister

Kartoffel X-Mosaik Konservierung 224 Konzentration 175, 255 Krankheitsbild 4, 48, 187 Mischinfektion 114 Nachweis 166, 167, 175, 176, 207, 209, 246, 247*, 248, 250, 251*, 252 Physik 120*, 122, 124, 178 Reinigung 165 Resistenz 214 Stämme 115, 171, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 199, 204, 254 Teilchengröße 151*, 156* Übertragung 53, 82, 96, 97, 210, 231 wirtschaftlicher Schaden 9 X-Virus auf Cyphomandra 181 auf Datura 105, 182, 254 auf Nicotiana 228, 237, 238*, 254 auf Tabak 105, 107,174,181,182, 199, 204, 237, 246, 247, 249, 251, 254, 255, 256 auf Tomate 114, 169 Y-Mosaik (Strichelkrankheit) Einschlußkörper 41 Inaktivierung 98, 215, 259 Klassifizierung 189, 193, 196 Konservierung 224 Krankheitsbild 4, 36, 187 Morphologie 203 Nachweis 166, 167, 199, 202, 207, 248, 249, 252 Physik 120*, 122, 123 Resistenz 214 S t ä m m e 171, 181, 183 Teilchengröße 151*, 156* Übertragung 61, 68, 84, 86, 95, 96, 212 Y-Virus auf Pétunia 254 auf Tabak 20*, 27, 181, 199, 254, 259 Klee Blütenvergrünung 37 Spindelkrankheit 94, 95* Kleinfrüchtigkeit Pfirsich 38 Knollenpfropfung 53, 54*, 231, 232 Kohl Schwarzringfleckigkeit 152* Komplementbindung 163, 171 Kontaktinfektion 57 Kopulation 52, 54*

Korkwurzelkrankheit T o m a t e 39 Kräuselkrankheit s. .Beta-Rübe Erdbeere 216 E r d n u ß 68 Kartoffel 4 Kräuselschopf s. 5eia-Rübe Krautziehen 210 Kronenendbräunung Kartoffel 40 Kürbis Mosaik 81, 151*, 193 Kundebohne ( V i g n a sinensis) Mosaik 66, 81 Latente Seidekrankheit Cuscuta 62, 198 Latenz 4, 10, 44, 45, 81, 92, 110, 168, 186, 197, 202, 206, 209, 248 Latenzzeit 81, 87, 88, 89, 90, 93, 94 Lein Vergrünung 37 Levkoje Buntstreifigkeit 36*, 37 Licht 19, 48, 56, 99, 110, 111, 222, 228, 234 Lilie Blütensymptome 37 Limotettix 87, 88 Löwenzahn Gelbmosaik 96, 97 Lokalläsionen 5, 18, 19*, 45, 47, 48, 55, 106, 109, 111, 148, 174, 177, 199, 200, 201, 227, 228, 229, 252, 253*, 254, 255, 257, 258*, 259, 260, 263 Lupinus Gurkenmosaik 44, 45 Luzerne Mosaik Chemie 139 Klassifizierung 189 Konservierung 224 Nachweis 166 Physik 120*, 122 Teilchengröße 151* Übertragung 61 Mosaik-Virus auf Bohne 200* auf Nicotiana 148 auf Vigna 200 Zwergkrankheit 190

Sachregister Macropsis trimaculata 84 Macrosiphon solanifolii 77*, 86, 97 Macrosteies divisus 92, 93 Mais Streifenmosaik 92 Strichelkrankheit 72, 90, 91, 92, 191 Verkümmerungskrankheit 92, 95* Maskierung 10,45, 46,110,166,197,217, 223 Mauche s. Tabak-Kräuselkrankheit Mauche-Virus s. Tabak Milben (Acarina) 82, 194 Mischinfektion 4, 72, 114, 115, 215, 254 Möhre Asternvergilbung 38 Mosaik Apfel 25*, 26* s. .Beia-Rübe Bilsenkraut 42, 68, 96, 97*, 120 Blumenkohl 66, 97*, 152*, 216 s. Bohne Cattleya 152* Chrysantheme 152*, 167 Cymbidium 152* Dahlie 41, 151*, 164, 167 Euphorbia 79 Freesie 152*, 167 s. Gurke Iris 167 Kürbis 81, 151*, 193 Kundebohne 66, 81 s. Luzerne Narzisse 167 Nelke 151*, 167, 205, 217 Pfirsich 205 Rettich 66, 151* Rubus 28 Salat 31, 57, 58, 96, 106, 151* s. Tabak Ulme 58 Vigna 45 Wasserrübe 151* Weizen 8, 151* Zuckerrohr 7, 8, 84, 152* Mottenschildläuse (Aleurodidae) 89 Mutation des Virus 4, 47, 115, 138, 178, 180, 181, 214 Myzws ascalonicus 96* ornatus 96 persicae 4, 61, 67, 68*, 72, 73*, 84, 85, 86, 88, 90, 92, 95, 96*, 97, 212, 233 18

Virologie

273

Nachbarschaftspfropfung 53, 54*, 229, 230* Nachweis Augenstecklingsmethode 167, 198, 209, 252 elektronenoptisch 17, 86, 116, 124, 139*, 154, 155, 156, 159, 161, 188, 193, 203 färberisch 197, 201, 202, 204, 205, 206, 207, 209, 240, 241, 242, 243, 244 Florida-Test 199 physikalisch 206 serologisch 5, 17, 106, 115, 123, 164, 166, 167, 168, 173, 174, 175, 176, 179, 197, 207, 209, 232, 241, 246*, 247*, 248, 249, 261 Testpflanzenmethode 56, 92, 108, 166, 168, 169, 175, 177, 197, 199, 201, 209 Narzisse Mosaik 167 Nekrosis s. Tabak Nelke Adernsch eckung 168 Mosaik 151*, 167, 205, 217 Ringfleckigkeit 151*, 216 Neomyzus(Myzus)circumflexus 68,86,96,97 Nephotettix apicalis 4, 94 Nesoclutha 88 Nezara viridula 98 Nicandra Tomaten-Bronzefleckenkrankheit 227 Nicotiana Blütensymptome 37 Gurkenmosaik 32*, 44, 45, 232 Kartoffel-X-Mosaik 228, 237, 238*, 254 Luzernemosaik 148 Tabakmosaik 5, 19*, 47, 48, 105, 109, 110, 180, 213, 227*, 228, 252, 254, 256, 257, 261, 262 Tomaten-Aucubamosaik 252, 253*, 256, 257 tabacum s. Tabak Nomenklatur binomial 17, 185, 189, 190*, 191*, 192*, 193, 195 Katalogsystem 185, 188* Vulgärnamen 17, 185, 186 Normalserum 166, 169, 176, 246, 247, 249, 250, 251 Nucleinsäuren Analyse 134 Bauprinzip 133*, 134*, 140, 141 Bausteine 130, 131*, 132*, 138, 140*

274

Sachregister

Nucleinsäuren Bedeutung 10, 12, 104, 125, 127, 130, 137, 138, 139, 141, 142, 143, 144, 173, 180, 205, 216 Eigenschaften 11, 132, 135, 136, 140, 159 Hydrolyse 134, 135* Nucleoproteide 5, 12, 13, 125, 136 Okulation 52, 54* Orosius 87, 88, 89 Panaschierung 17, 21 Paprika Tabakmosaik 47 Passionsfrucht Verholzung 38 Peach yellows s. Pfirsich, Vergilbungskrankheit Pentatrichopus fragaefolii 79* Peregrinus maidis 91 Pergandeida craccivora 68 Periplaneta americana 98 Persistente Viren 5, 63, 79, 82, 87, 88, 89, 95, 101, 194,211 Petunia Blütensymptome 33* Kartoffel-Y-Mosaik 254 Tabakringfleckenkrankheit 57 Tomaten-Aspermie 33* Pfeffinger K r a n k h e i t Süßkirsche 7 , 3 1 , 3 3 Pfingstrose Ringfleckigkeit 26* Pfirsich F r u c h t s y m p t o m e 38 Gelbknospenmosaik 204 Kleinfrüchtigkeit 38 Mosaik 205 progressive Zwergwüchsigkeit (Phony disease) 7, 53, 87, 204 Rosettenkrankheit 22, 196 Vergilbung 6, 84 Warzenkrankheit 38 X - K r a n k h e i t 190, 217 Pfirsichblattlaus s. Myzus persicae Pflaume Sharka-Virose 7 Phaedon cochleariae 81 Phloemnekrose 4, 22, 35, 36, 39, 41, 112, 113, 187, 201, 202, 242*, 243 P h o n y disease s. Pfirsich, progressive Zwergwüchsigkeit

Physalis Kartoffel-Blattroll-Virus 199, 233*, 252 Tabakmosaik 4 Pierce'sche K r a n k h e i t Weinrebe 8, 87, 105 Piesma quadratum 67, 81, 83*, 99, 212 Pistazie Rosettenkrankheit 194 Pittosporum Borkenkrankheit 22, 23 Polypeptidkette 127*, 128 P r ä m u n i t ä t 5, 115, 172, 181, 182, 183, 198, 199, 214, 252, 253* Praezipitat 247*, 249, 250 Praezipitation 163, 165, 171, 172, 173 Primula Blütensymptome 37* Gurkenmosaik 37*, 44 Proliferationsvirose Apfel 22 Prolin 137, 138 Proteine Analyse 128, 137 Bauprinzip 126, 127, 129, 138 Bausteine 138, 145, 147, 159 Bedeutung 5, 11, 12, 113, 138, 141, 142, 143, 144, 145, 148, 162, 163, 173 Eigenschaften 11, 129, 138, 144, 165, 176 Hydrolyse 126, 128 Prunus F r u c h t s y m p t o m e 38 Rauhrindigkeit 191 Pseudo-Aucuba Kartoffel 172 Pseudorosettenkrankheit Hafer 194 Psorosis Citrus 23, 53, 196 Purin 131* Purple top Kartoffel 28 Pyrimidin 131*, 133 Rattie-Virus s. Tabak-Kräuselkrankheit Rauhrindigkeit Prunus 191 Reis Zwergkrankheit 4, 94, 95* Resistenz 108, 110, 148, 213, 214 Respiration 113, 114* Rettich Mosaik 66, 151*

Sachregister Rhopalosiphon maidis 84 Rhopalosiphoninus latysiphon 80 Ribose 130*, 131 Rindenbrand Süßkirsche 23 Rindite-Gemisch 248 Ringfleckenkrankheit s. Tabak Ringfleckigkeit Nelke 151*, 216 Pfingstrose 26* T o m a t e 151* Rippenbräune Tabak 183 Rittersporn Vergrünung 37 Robinie Hexenbesen 22 Rosettenkrankheit Pfirsich 22, 196 Pistazie 194 Tabak 72 Rotblättrigkeit Hafer 152* Rubus Mosaik 28 Verzwergung 191, 216 Rumex Steinklee-Wundtumorenvirus 35 S-Virus Kartoffel 151*, 156*, 166, 167, 168, 206, 207 Salat Mosaik 31, 57, 58, 96, 106, 151* Sauerkirsche Stecklenberger Krankheit 7 Saugzeit 90, 92, 95, 97, 98 Scheckungsmosaik Ackerbohne 139, 151* Schmierläuse (Pseudococcidae) 72*, 79, 95 Schwarzringfleckigkeit Kohl 152* Sedimentationskonstante 119, 120*, 150 Seidepfropfung 60 Selbstamputation 109, 113 Sellerie Gelbfleckigkeit 194 Serologische Reaktion 17, 106, 115, 123, 141, 143, 162, 163, 165, 166, 170, 171, 172, 173, 176, 177, 182, 183, 188, 241, 247*, 249, 250, 263 Serumeinheit 174 18*

275

Serumtiter 164, 165, 241, 249, 250, 251 Sesam Blütensymptome 37 Sharka-Virose Pflaume 7 Solanum Tomaten-Aucubamosaik 234 tuberosum s. Kartoffel Spätpflanzung 210 Spaltpfropfung 52, 53, 54*, 229 Spinat Gurkenmosaik 214 Vergilbung 68 Spindelknollenkrankheit Kartoffel 40, 66, 81, 82, 191 Spindelkrankheit Klee 94, 95* Sproßschwellungskrankheit K a k a o 8, 22, 79, 95, 205 Starrtracht 30, 35 Stechapfel s. Datura Stecklenberger Krankheit Sauerkirsche 7 Steinfrüchtigkeit Birne 23*, 38,39*, 196 Steinklee Wundtumorenvirus Krankheitsbild 34*, 39 Latenzzeit 89, 93 Morphologie 151*, 158* Physik 120* Vermehrung im Insekt 93, 94, 95*, 165 auf Rumex 35 Stichkanal 66, 86, 87*, 88* Stippeistreep s. Bohne, Tabaknekrosis Stolbur Kartoffel 66, 166, 194 T o m a t e 66, 166, 194 Strahlenwirkung 95, 96, 124*, 158, 180 Streifenmosaik Gerste 152* Mais 92 Strichelkrankheit s. Kartoffel-Y-Mosaik Mais 72, 9 0 , 9 1 , 9 2 , 191 T a b a k 193 T o m a t e 151* Strichelmosaik Weizen 82, 152*

276

Sachregister

Südliches Bohnenmosaik s. Bohne Süßkartoffel Wurzelsymptome 39 Süßkirsche Albinose 28 F r u c h t s y m p t o m e 38 Pfeffinger K r a n k h e i t 7, 31, 33 Rindenbrand 23 Symptome Abkürzungen 46* Bewertung 6, 45*, 46* Blattverformungen 18, 31*, 32*, 44, 51, 112,192 Blütenveränderungen 18, 33*, 36*, 37*, 38, 44, 112 Eichenblattmuster 28*, 44 Enationen 18, 28, 33*, 46, 112 Fruchtveränderungen 38, 39*, 44, 192 f r ü h 19, 110, 225 initial 18, 19*, 43, 44 lokal 18, 19*, 45, 51 primär 18, 19*, 44, 47, 48, 104, 110 sekundär 19 stricheiförmig 26*, 27* Symbole 45* systemisch 19, 44, 45, 227 Wurzelveränderungen 38, 39 Tabak Ätzmosaik Einschlußkörper 42, 235, 236* Klassifizierung 189, 193 Konservierung 224 Krankheitsbild 258 Physik 120, 255 P r ä m u n i t ä t 182 Übertragung 96, 98 Apfelmosaik 204 Blütensymptome 37 Gurkenmosaik 43, 44, 45, 216 Kartoffel-A-Mosaik 175 Kartoffel-Gelbzwergigkeit 181 Kartoffel-X-Mosaik 105, 107, 174, 181, 182, 199, 204, 237, 246, 247, 249, 251, 254, 255, 256 Kartoffel-Y-Mosaik 20*, 27, 181, 199, 254, 259 Kräuselkrankheit (Mauche, Rattle-Virus) Klassifizierung 191 Krankheitsbild 22, 35*, 36, 200* Nachweis 166 Teilchengröße 151*, 156*

Tabak Kräuselkrankheit (Mauche, Rattle-Virus) Temperatureinfluß 56 Übertragung 210 Mauche-Virus auf Ackerbohne 60* auf Bohne 200* auf Kartoffel 59 Mosaik Bekämpfung 211, 217 Chemie 5, 137*, 138, 139, 140*, 141, 142, 143, 144, 148, 178 Einschlußkörper 41, 42, 112, 159*, 160*, 235, 236 Inaktivierung 98, 142, 143, 255, 256, 259, 260 Infektiosität 3, 142 Klassifizierung 189, 191, 193, 196* Konservierung 223 Konzentration 175, 205 Krankheitsbild 2, 17, 19*, 24*, 30*, 47, 49*, 50*, 225, 237, 238, 258*, 259 Mischinfektion 114, 169 Morphologie 104,139*, 150, 151*, 152, 154, 155, 156*, 176 Nachweis 6, 166, 170, 172, 173, 176, 203, 204, 205, 239, 240* Physik 119, 120*, 121*, 122, 123, 124, 138, 255 Physiologie 57, 113, 114, 123 Reinigung 165, 241 Resistenz 214 Stämme 47, 51*, 109, 139, 140, 143, 171, 177, 178, 179*, 180, 181, 182, 186, 201, 204, 226, 257 S t r u k t u r 10, 139, 158, 159 Übertragung 3, 58, 61, 63, 66, 82, 96, 97, 107, 209, 210 Umwelteinfluß 55, 61, 104, 109 wirtschaftlicher Schaden 6 Mosaik-Virus auf Bohne 200, 228 auf Eryngium 181 auf Nicotiana 5, 19*, 47, 48, 105, 109, 110, 180, 213, 227*, 228, 252, 254, 256, 257, 261, 262 auf Paprika 47 auf Physalis 4 auf Tomate 6, 31*, 48, 58, 105, 114, 169, 209, 211 Nekrosis Chemie 139, 140*, 143 Klassifizierung 189

Sachregister Tabak Nekrosis Krankheitsbild 106 Nachweis 166, 168, 169 Physik 120*, 122, 123, 124*, 160*, 161 Teilchengröße 151*, 178 Übertragung 58, 59 Nekrosis-Virus auf Bohne (stippelstreep) 58, 59, 146, 200, 246 auf Tulpe 59 auf Vigna 200 Ringfleckenkrankheit Chemie 139, 143, 144 Einschlußkörper 41 Inaktivierung 256 Klassifizierung 189, 191 Konservierung 224 Krankheitsbild 159, 181, 182 Mischinfektion 114 Nachweis 166, 172, 173, 204 Physik 120*, 122, 161 S t ä m m e 182 Teilchengröße 151* Übertragung 82, 86 Ringflecken-Virus auf Bohne 200 auf Petunia 57 auf Vigna 200 Rippenbräune 183 Rosettenkrankheit 72 Strichelkrankheit 193 Tomaten-Bronzefleckenkrankheit 237* Tomaten-Bushy-stunt 200 Tee Phloemnekrose 22, 201 Temperatur 19, 48, 49, 56, 63, 85, 89, 98, 104, 109, 121, 122, 143, 147, 176, 180, 198, 203, 214, 215, 216, 222, 259, 264 Texananus incurvatus 84 Thiouracil 147*, 148 Threonin 137, 138, 139, 141 Thrips tabaci 83*, 91 Thymin 131*, 134, 135 Toleranz 110, 213, 214 Tomate Aspermie 167, 216, 263 Aspermie-Virus auf Chenopodium 263 auf Petunia 33* Aucubamosaik 179, 235 Aucuba-Virus auf Nicotiana 252, 253*, 256, 257

Tomate Aucuba-Virus auf Solanum 234 Bronzefleckenkrankheit Klassifizierung 192, 194 Krankheitsbild 17, 35 pathologische Physiologie 113 Physik 121*, 123 S t ä m m e 115 Teilchengröße 151* Übertragung 82, 83, 91 Wirtskreis 107, 211 Bronzeflecken-Viru s auf Bohne 227 auf Helianthus 227 auf Nicandra 227 auf Tabak 237* Bushy stunt Chemie 137*, 139, 140*, 143 Klassifizierung 189, 193 Morphologie 151*, 158 Physik 120, 122, 124*, 161 Bushy-stunt-Virus auf Datura 216 auf Tabak 200 auf Vigna 200 Fadenblättrigkeit 6, 17, 31* F r u c h t s y m p t o m e 38 Kartoffel-X-Mosaik 114, 169 Korkwurzelkrankheit 39 Ringfleckigkeit 151* Stolbur 66, 166, 194 Strichelkrankheit 151* Tabakmosaik Ausbreitung 105 Krankheitsbild 31*, 48 Mischinfektion 114, 169 Übertragung 58, 209 wirtschaftlicher Schaden 6 Wirtspflanzenkreis 211 Tulpe Buntstreifigkeit Krankheitsbild 1*, 3, 23, 36, 37 Nachweis 167 Übertragung 2 Tabaknekrosis 59 Überempfindlichkeit 109, 110, 213, 245 Übertragung Boden 52, 58, 59, 188, 195 Cuscuta 52, 59, 60*, 61, 62, 107, 232 Gießwasser 59 Glasspatel 224, 225*, 245, 252

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Sachregister

Übertragung Insekten 4, 52, 63ff., 105, 108, 158, 167, 187, 188, 189, 192, 193, 194, 195, 211, 233 Luftströmung 59 mechanisch 3, 52, 53, 54, 56, 57, 61, 66, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 121, 167, 177, 182, 183, 187, 188, 189, 192, 193, 195, 199, 221, 223, 225, 226, 227, 245, 252 Nadelstich 226 Pfropfung 2, 10, 52, 53, 54*, 61, 107, 108, 110, 182, 184, 188, 192, 195, 209, 229, 230*, 231*, 232 Pollen 58 Samen 52, 57, 58, 106,148,188, 198, 208, 210 Ulme Mosaik 58 Phloemnekrose 39 Ultramikrotom 6 Ultraschallwirkung 123 Ultrazentrifuge 5, 116, 117*, 118 Uracil 131* Uridin 131* Uridylsäure 132*, 140 Vaccinium Falschblütigkeit 28 Veilchen Blütensymptome 37 Vein banding s. Adernbänderung Vein clearing s. Adernaufhellung Vektor 4, 5, 57, 58, 63, 66, 68, 69*, 70*, 71*, 72*, 79, 81, 91, 96, 97, 99, 165, 182, 187, 189, 192, 194, 195, 208 Bekämpfung 210, 212, 223 Eindringtiefe 86* Einstichhäufigkeit 89* natürliche Feinde 63, 82 polyvalent 67 Umwelteinfluß 63, 82, 84, 85 Verdünnungsendpunkt 55, 94,121,122, 201, 227, 255 Vergilbung s. Aster s. i?eto-Rübe Pfirsich 6, 84 Spinat 68 Vergrünung Brombeere 37 Freesie 37 Himbeere 37

Vergrünung Hortensie 37 Lein 37 Rittersporn 37 Verholzung Passionsfrucht 38 Verkümmerungskrankheit Mais 92, 95* Vermehrung im Insekt 90, 92, 93, 94, 95*, 99, 165, 189, 194 Verzwergung Rubus 191, 216 Vigna Crotalaria-Mosaik 45 Gurkenmosaik 45, 200 Luzerne-Mosaik 200 Mosaik 45 Tabak-Nekrosis 200 Tabak-Ringfleckenkrankheit 200 Tomaten-Bushy-stunt 200 Vinca Asternvergilbung 215 Virulenz 4, 215 Virus Ausbreitung 55, 63, 82, 105, 109, 110 Beständigkeit in vitro 53, 260 Chemie 5, 10, 11, 88, 116, 125, 136, 137*, 138, 139, 140*, 141, 142, 143, 144, 148, 165, 176, 177, 178, 183, 188 Definition 3, 4, 9, 107, 150 Entstehung 9, 11, 12, 13, 104, 141 Gemisch 47, 114, 115, 169 Isolierung 115, 177, 178, 179, 180 Klassifizierung 5, 156, 169, 181, 182, 185 ff. Komplex 4, 48, 168, 177 Konzentration 5, 92, 93, 94, 96, 97, 106, 107, 122, 123, 147, 165, 168, 173, 174, 175, 181, 182, 183, 184, 197, 201, 203, 205, 248, 249, 255 Lokalisation 86, 87, 91, 95 Morphologie 104, 139*, 150, 151*, 152, 154, 155, 156*, 157*, 158*, 176, 183, 188, 203 Nachweis 6, 166, 167, 168, 169, 170, 172, 173, 175, 176, 197ÍT., 209, 238, 239*, 240*, 241, 242*, 243, 244*, 245, 246, 247*, 248, 249, 250, 251*, 252, 256 nichtpersistent 5, 63, 79, 85, 88, 95, 96, 97, 98, 193, 211, 212 Passage 91, 93, 94, 180, 181 persistent 5, 63, 79, 82, 87, 88, 89, 95, 101, 194, 211

Sachregister Virus Physik 5, 88, 115, 119, 120*, 121*, 122, 123, 124*, 136, 138, 144, 160*, 161, 165, 176, 177, 178, 183, 188, 203, 255 Reinigung 136, 137, 164, 165, 177, 241 S t ä m m e 4, 5 , 4 7 , 4 8 , 51*, 57, 66, 109, 115, 139, 140, 143, 169, 170, 171, 177, 178, 179*, 180, 181, 182, 183, 184, 186, 199, 201, 204, 206, 214, 215, 226, 253, 254, 257 S t r u k t u r 10, 11, 12, 138, 139, 143, 158, 159, 188 Synthese 104, 106, 145, 146, 147, 149 Teilchengröße 5, 9, 91, 97, 150, 151*, 152*, 156*, 158, 178, 185 Trennung 199, 254, 255, 256 Vermehrung 104, 105, 108, 109, 115, 141, 142, 144, 146, 148, 179, 183 Virustiter 145, 174, 241, 249, 250, 261 Wärmetherapie 147, 215, 216, 263 Wanzen (Heteroptera) 81, 89, 94, 102 Warzenkrankheit Pfirsich 38 Wasserrübe Gelbmosaik Chemie 139, 140*, 142, 143 Klassifizierung 189 Morphologie 151*, 157* Physik 120* Übertragung 81, 82 Mosaik 151* Weinrebe infektiöse Degeneration 22, 202, 203* Pierce'sche Krankheit 8, 87, 105 Weiße Fliegen (Aleurodidae) 72*, 79, 84*, 89, 192 Weizen Mosaik 8, 151*

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Weizen Strichelmosaik 82, 152* W u n d t u morenvirus s. Steinklee X-Körper s. Einschlußkörper X-Krankheit Pfirsich 190, 217 X-Mosaik s. Kartoffel Y-Mosaik s. Kartoffel Yezabura inculta 67 Zikaden 72*, 87, 89, 91, 92, 93, 158, 188, 189, 190, 192, 194, 195 Zirkulationszeit 5, 87, 95 Zuckerrohr Fidschikrankheit 35, 191 Mosaik 7, 8, 84, 152* Zuckerrübe s. _ßPia-Rübe Zwergkrankheit Luzerne 190 Reis 4, 94, 95* Zwergwüchsigkeit Pfirsich (Phony disease) 7, 53, 87, 204 Zwiebel Gelbstreifigkeit Krankheitsbild 26*, 30 Nachweis 167, 198 Übertragung 66, 84 wirtschaftlicher Schaden 8 Zwiebelpfropfung 2, 53 Zygocactus Einschlußkörper 41