Rośliny na kwarantannie? Badaczka wirusów roślinnych opowiada o swojej pracy

Kiedy ludzkość zajęta jest walką z koronawirusem, epidemie dotykają także świat roślin. Jednak wirusy roślinne są tematem praktycznie nieznanym poza światem nauki. Jak często się je spotyka? Czy mogą być niebezpieczne dla ludzi? Jak przenoszą się z rośliny na roślinę? Na czym polega ich wykrywanie? O tym wszystkim opowiada Daria Budzyńska – specjalistka od wirusów roślinnych oraz ich ewolucji.

Daria Budzyńska pracuje w Instytucie Ochrony Roślin – PIB w Poznaniu, gdzie prowadzi badania do swojego doktoratu. Jej główne zainteresowania naukowe to wirusy roślinne oraz ich ewolucja, a w szczególności wirus czarnej pierścieniowej plamistości pomidora.

– O wirusach roślinnych nie słyszy się prawie nic. Zaryzykuję stwierdzenie, że mało osób w ogóle zdaje sobie sprawę z ich istnienia. Ludzie co chwile łapią jakieś wirusy, choćby zwykłe przeziębienie. A jak często spotyka się to u roślin? Czy wirusy roślinne są szeroko rozpowszechnione?

– Bardzo szeroko. Nawet podczas zakupów w supermarkecie potrafię znaleźć warzywa i owoce, które prawdopodobnie są porażone jakimś wirusem.

– Naprawdę?! Czyli już po pomidorach w sklepie można ocenić, czy mają wirusa?

– W szczególności po pomidorach. Akurat wirus mozaiki pepino jest bardzo szeroko rozpowszechniony w uprawach pomidora. Bardzo często pomidory, które są nierównomiernie wybarwione albo mają jakieś niewielkie pęknięcia, mogą być porażone właśnie tym gatunkiem wirusa.

– Rozumiem, że to nie ma żadnego wpływu na ludzi.

– Nie ma. Wirusy roślinne nie infekują ludzi.

– Ale jeśli przyniosę takiego pomidora, położę na stole w pokoju, który jest wypełniony roślinami, to czy ten wirus może się łatwo rozprzestrzenić po domu?

– Niekoniecznie. Każdy wirus ma zakres swoich gospodarzy, czyli roślin, które jest w stanie infekować. To nie tak, że każdy wirus zainfekuje każdą roślinę. Jest kilka wirusów, które mają szeroki zakres roślin gospodarzy, ale większość infekuje tylko określone, podobne sobie gatunki.

Poza tym ktoś – lub coś – musi przenieść takiego wirusa. Albo my, ludzie, dotykając różnych roślin, albo na przykład insekty. Ale nie każdy kontakt z patogenem musi się skończyć infekcją. W grę wchodzi także wiele innych czynników: zjadliwość wirusa, odporność rośliny… Podobnie jak u ludzi.

– Potrafię sobie wyobrazić, że owad wpija się w zakażoną roślinę, a następnie przenosi wirusa na kłujce, będąc zagrożeniem dla kolejnych roślin. Ale nie rozumiem jak można przenieść wirusa ręką. My, ludzie, mamy błony śluzowe, usta, nos, oczy… Wirusy nie infekują nas przez skórę. A w przypadku rośliny? Jak wirus może w nią wniknąć, jeśli się go po prostu położy na liściu?

– Jeżeli tkanki rośliny są nienaruszone, to istnieje duża szansa, że wirus nie dostanie się do wnętrza komórek, w których może się namnażać. Ale jeżeli jakaś tkanka (epiderma) jest przerwana, na przykład kiedy roślinę uszkodzimy ręką, to wtedy powstające mikrouszkodzenia umożliwią wniknięcie wirusa do komórki roślinnej.

Nie wszystkie wirusy przenoszą się mechanicznie. Z kolei inne przenoszą się wyjątkowo łatwo. To obszerny temat.

– A jeśli już roślina zostanie zainfekowana?

– To nie da się nic zrobić. Dlatego tak ważne są działania prewencyjne. W przypadku uprawy w szklarniach mówimy na przykład o częstej zmianie rękawiczek czy dezynfekcji narzędzi po zabiegach agrotechnicznych.

– Czyli prawie jak u ludzi. My też możemy liczyć głównie na odporność naszego organizmu…

– Są szczepionki. I roślinne szczepionki też są. Na przykład istnieje zarejestrowana szczepionka chroniąca przed wirusem mozaiki pepino, od którego rozpoczęliśmy rozmowę. Działanie takich szczepionek opiera się na tzw. odporności krzyżowej. Rośliny są zakażane łagodnym izolatem wirusa, co ma za zadanie uruchomienie mechanizmów odpornościowych rośliny i przygotowanie jej na walkę z bardziej zjadliwym wariantem.

– A dużo jest takich szczepionek na rynku?

– Nie, nie jest ich dużo. Najczęściej spotyka się szczepionki mające na celu uchronić roślinę przed wirusem mozaiki pepino.

– Co do mozaiki – chyba najbardziej znanym wirusem roślinnym na świecie jest wirus mozaiki tytoniu.

– Tak, jest słynny, bo to bardzo zjadliwy wirus powodujący ogromne szkody w szybkim tempie. Od momentu zakażenia do pierwszych objawów mogą minąć zaledwie trzy dni. W okolicach piątego dnia roślina stopniowo usycha. My w naszej pracy staramy się unikać wirusa mozaiki tytoniu właśnie ze względu na jego szybkie rozprzestrzenianie się.

Innym słynnym wirusem jest wirus pstrości tulipana. Dotknięte nimi kwiaty wyglądają bardzo efektownie, mają widoczne piękne przejaśnienia. Kiedyś dotknięte tym wirusem tulipany osiągały ogromne ceny, choć bardzo szybko więdły. Dopiero po latach odkryto, że to nie jest specyficzna odmiana rośliny, a po prostu choroba wirusowa.

Teraz jest już inna świadomość. Na przykład handel między krajami często podlega obowiązkowym badaniom, czy sprzedawane rośliny są wolne od patogenów.

– Jakie jeszcze objawy mogą powodować wirusy roślinne?

– Oprócz nekroz (usychania fragmentów lub całej rośliny) i specyficznych wzorów na liściach, od których wzięła się nazwa mozaiki, pojawiają się różnego rodzaju malformacje liści. Liście miewają inny kształt, a rośliny niekiedy bywają skarłowaciałe. Ja się naukowo zajmuję głównie badaniami nad wirusem czarnej pierścieniowej plamistości pomidora, który tworzy na liściach nawet całkiem estetyczne “pierścionki”.

– Skoro jesteśmy przy twoich zainteresowaniach naukowych – na czym polega twoja codzienna praca?

– Są różne etapy takiej pracy. Jest praca szklarniowa, kiedy coś namacalnie chcemy obejrzeć, na przykład objawy wywoływane przez wirusa, albo sprawdzić wpływ temperatury na tempo namnażania wirusa. Kolejny etap to badania molekularne prowadzone w specjalistycznych laboratoriach. Ale praca naukowca to nie tylko laboratorium. Dużo czasu spędzam przed komputerem, czytam, analizuję dane w programach bioinformatycznych. Niekiedy praca laboratoryjna to stosunkowo krótki etap, który poprzedza godziny siedzenia przed komputerem.

– Wspomniałaś o szklarni. Czy praca w takim miejscu wiąże się z jakimś nadzwyczajnym poziomem ochrony?

– Zazwyczaj jestem w zwykłym kitlu laboratoryjnym, ale noszę rękawiczki, które wyrzucam po kontakcie z rośliną. Nie jest to niestety zbyt ekologiczne…

– Ale czy po wyjściu ze szklarni musisz poddawać się jakimś specjalistycznym zabiegom? Nie ma ryzyka, że wyjdziesz z pracy i zakazisz roślinność wokół biurowca?

– Najbardziej szkodliwe i zjadliwe wirusy są testowane w specjalnych warunkach. Mamy w Instytucie tak zwany “obiekt kwarantannowy”. Wchodząc na “strefę zamkniętą”, czyli miejsce, z którego patogen nie ma prawa się wydostać, przechodzę przez śluzę z lampami UV, gdzie ubieram się w jednorazowy strój laboratoryjny, czepek, ochraniacze na buty i rękawiczki. Wychodząc ze strefy, w tej samej śluzie pozbywam się całego stroju, a po wyjściu dokładnie myję i dezynfekuję ręce.

– Co się tam trzyma?!

– Na przykład wirusy kwarantannowe albo zmodyfikowane genetycznie. W naszej pracy do genomów poszczególnych izolatów wirusa wprowadzamy czasem mutacje, żeby zobaczyć, co stanie się z konkretnym patogenem, czy mutacja np. wzmocni lub osłabi infekcyjność wirusa. Takich badań nie można prowadzić w zwykłej szklarni, gdzie latają owady i wirusy mogłyby się wydostać na zewnątrz.

W obiekcie kwarantannowym stosuje się też specjalne filtry powietrza, a dostęp dla pracowników jest ściśle limitowany. Poza tym, kiedy doświadczenie dobiega końca, roślina, wraz z ziemią i doniczkami, idzie do autoklawu, gdzie jest sterylizowana co najmniej przez godzinę w 121 stopniach.

– I niby ciągle żyje po takim zabiegu?!

– [śmieje się] Nie no, to jest koniec nie tylko doświadczenia, ale i rośliny… Niestety w mojej pracy z jednej strony mamy zamiłowanie do roślin, a z drugiej strony traktujemy je dość brutalnie… i koniec końców wysyłamy na śmierć.

– I to samo powinni zrobić posiadacze zawirusowanych roślin domowych?

– Niestety. Jeśli zakażenie wirusem jest potwierdzone, najlepiej taką roślinę po prostu zutylizować.

Czy rośliny domowe są bezpieczne? Legenda o „zakażonej partii z Holandii”

Badania nad wirusami roślin dotyczą zazwyczaj zastosowań przemysłowych. Ale i domowe uprawy nie są wolne od patogenów.

Ogrodnictwo mieszkaniowe stało się ostatnio bardzo modne, a polskie domy podbiły liczne egzotyczne gatunki. Absolutną królową tej mody jest monstera, czyli słynna roślina z wielkimi dziurawymi liśćmi. Monstery widuje się zarówno w mieszkaniach, jak i w biurach czy kawiarniach. Hitem są koszulki czy skarpetki z monsterami.

Wśród miłośników roślin krąży opowieść o partii miniaturowych monster adansonii, zakażonych wirusem mozaiki. Rośliny miały trafić do Polski i rozprzestrzenić się między innymi po dyskontach. Temat nie został jednak dobrze zbadany i do dziś funkcjonuje raczej w ramach plotki.

Jako właściciel jednej z – najprawdopodobniej – zakażonych roślin, przekazałem Darii Budzyńskiej liście do badania.

– Wzięłaś tę moją monsterę pod mikroskop…

– Wzięłyśmy ją razem z koleżanką i znalazłyśmy wirusa. Ale trudno dokładniej powiedzieć jakiego. Nie mamy, powiem kolokwialnie, “testów” na wszystkie wirusy roślinne.

Metody wykrywania wirusów roślinnych są takie same jak w przypadku wirusów ludzkich. Pewnie słyszałeś o teście RT-PCR stosowanym do wykrywania koronawirusa. Tę samą metodę stosujemy do wykrywania wirusów roślinnych. Z potencjalnie porażonych wirusem roślin izolujemy RNA, zarówno rośliny, jak i wirusa. Następnie przeprowadzamy dwuetapową reakcję chemiczną, w której wykorzystujemy wyizolowany RNA.

Dla każdego gatunku wirusa reakcja jest odpowiednio modyfikowana i optymalizowana. Wirusów roślinnych jest bardzo dużo, a prace nad nimi są mniej intensywne niż nad wirusami ludzkimi, dlatego po prostu nie ma takiej liczby zaprojektowanych testów diagnostycznych.

Jeśli posiadamy podstawowe informacje o danym wirusie, to znaczy sekwencję genomu wirusa bądź jej fragment, zaprojektowanie testu diagnostycznego nie jest trudne. Za to jego optymalizacja niekiedy wymaga nakładu pracy i czasu.

– Czyli rozumiem, że wy dysponujecie testami na wirusy, które są istotne w waszej pracy badawczej.

– I tymi, które są istotne dla naszych klientów. Przy zakładzie wirusologii i bakteriologii naszego Instytutu funkcjonuje Klinika Chorób Roślin i Bank Patogenów, w której, na zlecenie rolników czy hodowców roślin, testujemy rośliny na obecność konkretnych wirusów roślinnych. Chodzi głównie o wirusy, które powodują rzeczywiste szkody w uprawie masowej.

– Czyli w przypadku tej mitycznej zakażonej partii z Holandii, jeżeli ona w ogóle istnieje, trudno powiedzieć jaki to jest dokładnie wirus. Internauci piszą o mozaice, ale żadne testy nie zostały wykonane.

– Tak. W przypadku twojej rośliny była to najprawdopodobniej rodzina potywirusów. Możemy to przypuszczać na podstawie kształtu cząsteczek wirusa oraz ich wielkości. Widziałyśmy pod mikroskopem nitki o określonej długości, co wskazuje właśnie na potywirusy.

W literaturze światowej istnieją doniesienia o wirusach infekujących monstery, jednakże w przypadku Twojej rośliny określenie konkretnego gatunku wirusa wymaga wykonania dodatkowej serii doświadczeń.

– Czy to znaczy że faktycznie duża część polskich monster adansonii jest zakażona?

– Trudno powiedzieć, ale nie da się tego wykluczyć. Mogło być nawet tak, że już materiał siewny był zakażony wirusem. Czasem porażenia wirusem można nie zauważyć. Jeśli wirus jest łagodny, infekcja może nie być widoczna, jednakże z czasem wirus może zmutować, a symptomy infekcji mogą stać się bardziej intensywne.

Kiedy wzięłyśmy twoją roślinę do badań, pierwszym etapem analiz był tzw. test biologiczny czyli przeniesienie patogenu na rośliny testowe. Przenoszenie odbywa się poprzez rozcieranie liścia z symptomami infekcji w moździerzu z buforem fosforanowym i dodatkiem karborundu, czyli drobno zmielonego węglika krzemu. Następnie powstałą mieszaninę nanosi się na liście roślin testowych poprzez delikatne pocieranie. Cząsteczki karborundu mają za zadanie uszkodzić powierzchnię rośliny, dzięki czemu wirus łatwiej wnika do środka rośliny, gdzie potem, w przypadku sprzyjających warunków, się namnaża.

W przypadku “twojego” wirusa, rośliny testowe nie zachorowały.

– O czym to może świadczyć? Że wirus jest za słaby?

– Być może rośliny testowe były nieodpowiednio dobrane.

– To chyba dobra wiadomość dla czytelników, którzy posiadają w domach zawirusowane monstery ze słynnej “holenderskiej partii”. Jeśli w warunkach laboratoryjnych, przy wykorzystaniu specjalistycznych odczynników, wirus nie przenosi się na inne rośliny, to nie ma się co obawiać o infekcję w warunkach domowych.

– Ale zawsze trzeba uważać i brać ryzyko pod uwagę. Wirusy są nieprzewidywalne.

Zainteresował Cię ten materiał? Wesprzyj mnie na Patronite. To dzięki Patronom blog ma szansę istnieć.

Zobacz też: