Wirus nekrozy pomidora – ToTV (tomato torrado virus) poraża Solanum lycopersicum wywołując na roślinach nekrozy, co doprowadza do istotnych strat w produkcji pomidorów. Supresory wyciszania ekspresji genów (ang. post-transcriptional gene silencing – PTGS), hamując odpowiedź obronną rośliny, mają wpływ na patogeniczność wielu wirusów roślin. Aktualnie nie scharakteryzowano silnego supresora PTGS kodowanego przez przedstawicieli rodzaju Torradovirus. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu obecności supresora PTGS na patogeniczność ToTV podczas porażenia Nicotiana benthamiana. Do tego celu wykorzystano rośliny N. benthamiana linii p19syn z nadekspresją genu p19TBSV – silnego supresora PTGS kodowanego przez wirusa TBSV (tomato bushy stunt virus), które następnie inokulowano ToTV-Kra. Jednocześnie przygotowano zmodyfikowany wariant ToTV-Kra-p19 z wprowadzoną sekwencją p19TBSV, którym inokulowano typ dziki N. benthamiana. W efekcie porażenia roślin p19syn wirusem ToTV-Kra zaobserwowano silne zaostrzenie objawów choroby (towarzyszył temu wzrost akumulacji RNA wirusa). Jednocześnie w N. benthamiana wariant ToTV-Kra-p19 wywoływał silniejsze objawy choroby niż te, które towarzyszą infekcji typem dzikim wirusa. Wyniki te wskazują, że w obecności p19TBSV i w efekcie supresji PTGS, dochodzi do wzrostu replikacji i zaostrzenia patogeniczności ToTV w N. benthamiana. Z drugiej strony wskazano, że ToTV nie wymaga obecności silnego supresora wyciszania PTGS w trakcie infekcji oraz porażenia rośliny.

Tomato torrado virus (ToTV) is a whitefly-transmitted emerging pathogen infecting Solanum lycopersicum and inducing severe necrosis. To date, it was taken for granted that all plant viruses encode suppressors of silencing – proteins that promote disease symptoms in virusinfected plants. The main feature of silencing suppressors is to counteract plant defence mechanisms during infection. Interestingly, such a protein was not described so far for any known members from Torradovirus genus. In this study, we asked how ToTV infection would develop in a presence of a heterologusly expressed strong suppressor of silencing. For this, two experimental approaches were chosen. On one hand, ToTV accumulation was tested in Nicotiana benthmaniana plants stably expressing p19TBSV gene from tomato bushy stunt virus (TBSV) (the p19TBSV is a well-described silencing suppressor). On the other hand, the p19TBSV gene was introduced into ToTV genome to produce a recombined ToTV-Kra-p19 and its accumulation was assessed in the wild type N. benthamiana. We observed that ToTV induced more severe disease symptoms in N. benthamiana in a presence of the p19TBSV what was accompanied by a significantly higher accumulation of viral genomic RNAs. This indicates that the p19TBSV boosts ToTV pathogenicity. On the other hand, it points that the ToTV infectivity does not rely strictly on a presence of a strong silencing suppressor.

Alfaro-Fernández A., Medina V., Córdoba-Sellés M.C., Font M.I., Jornet J., Cebrián M.C., Jordá C. 2010. Ultrastructural aspects of tomato leaves infected by Tomato torrado virus (ToTV) and co-infected by other viruses. Plant Pathology 59 (2): 231–239. DOI: 10.1111/j.1365-3059.2009.02215.x

Bally J., Jung H., Mortimer C., Naim F., Philips J.G., Hellens R., Bombarely A., Goodin M.M., Waterhouse P.M. 2018. The rise and rise of Nicotiana benthamiana: a plant for all reasons. Annual Review of Phytopathology 56: 405–426. DOI: 10.1146/annurev-phyto-080417-050141

Belete M.T., Gudeta W.F., Kim S.E., Igori D., Moon J.S. 2021. Complete genome sequence of Codonopsis torradovirus A, a novel torradovirus infecting Codonopsis lanceolata in South Korea. Archives of Virology 166 (12): 3473–3476. DOI: 10.1007/s00705-021-05244-2

Budziszewska M., Obrepalska-Steplowska A., Wieczorek P., Pospieszny H. 2008. The nucleotide sequence of a Polish isolate of Tomato torrado virus. Virus Genes 37 (3): 400–406. DOI: 10.1007/s11262-008-0284-3

Kontra L., Csorba T., Tavazza M., Lucioli A., Tavazza R., Moxon S., Tisza V., Medzihradszky A., Turina M., Burgyán J. 2016. Distinct effects of p19 RNA silencing suppressor on small RNA mediated pathways in plants. PLoS Pathogens 12 (10): e1005935. DOI: 10.1371/journal.ppat.1005935

Moodley V., Gubba A., Mafongoya P.L. 2020. Emergence and full genome analysis of Tomato torrado virus in South Africa. Viruses 12 (10): 1167. DOI: 10.3390/v12101167

Pospieszny H. 2005. Preliminary study on the spherical virus transmitted by greenhouse whitefly (Trialeurodes vaporariorum). s. 30. 2nd Joint Conference of the International Working Groups on Legume (IWGLV) and Vegetable Viruses (IWGVV). Fort Lauderdale, Florida, USA, April 10–14, 2005, University of Florida, 50 ss.

Pospieszny H., Borodynko N., Obrępalska-Stęplowska A., Hasiów B. 2007. The first report of Tomato torrado virus in Poland. Plant Disease 91 (10): 1364. DOI: 10.1094/PDIS-91-10-1364A

Szittya G., Molnár A., Silhavy D., Hornyik C., Burgyán J. 2002. Short defective interfering RNAs of tombusviruses are not targeted but trigger post-transcriptional gene silencing against their helper virus. Plant Cell 14 (2): 359–372. DOI: 10.1105/tpc.010366

Verbeek M., van Bekkum P.J., Dullemans A.M., van der Vlugt R.A. 2014. Torradoviruses are transmitted in a semi-persistent and stylet-borne manner by three whitefly vectors. Virus Research 186: 55–60. DOI: 10.1016/j.virusres.2013.12.003

Voinnet O., Rivas S., Mestre P., Baulcombe D. 2003. An enhanced transient expression system in plants based on suppression of gene silencing by the p19 protein of tomato bushy stunt virus. The Plant Journal 33 (5): 949–956. DOI: 10.1046/j.1365-313-x.2003.01676.x

Wieczorek P., Budziszewska M., Frąckowiak P., Obrępalska-Stęplowska A. 2020. Development of a new tomato torrado virus-based vector tagged with GFP for monitoring virus movement in plants. Viruses 12 (10): 1195. DOI: 10.3390/v12101195

Wieczorek P., Budziszewska M., Obrępalska-Stęplowska A. 2014. Construction of infectious clones of tomato torrado virus and their delivery by agroinfiltration. Archives of Virology 160 (2): 517–521. DOI: 10.1007/s00705-014-2266-1

Wieczorek P., Obrępalska-Stęplowska A. 2015. Suppress to survive-implication of plant viruses in PTGS. Plant Molecular Biology Reporter 33 (3): 335–346. DOI: 10.1007/s11105-014-0755-8

Wieczorek P., Obrępalska-Stęplowska A. 2016a. A single amino acid substitution in movement protein of tomato torrado virus influences ToTV infectivity in Solanum lycopersicum. Virus Research 213: 32–36. DOI: 10.1016/j.virusres.2015.11.008

Wieczorek P., Obrępalska-Stęplowska A. 2016b. The N-terminal fragment of the tomato torrado virus RNA1-encoded polyprotein induces a hypersensitive response (HR)-like reaction in Nicotiana benthamiana. Archives of Virology 161 (7): 1849–1858. DOI: 10.1007/s00705-016-2841-8

Wieczorek P., Wrzesińska B., Frąckowiak P., Przybylska A., Obrępalska-Stęplowska A. 2019. Contribution of tomato torrado virus Vp26 coat protein subunit to systemic necrosis induction and virus infectivity in Solanum lycopersicum. Virology Journal 16 (1): 1–4. DOI: 10.1186/s12985-019-1117-9

Zielińska L., Byczyk J., Rymelska N., Borodynko N., Pospieszny H., Hasiów-Jaroszewska B. 2012. Cytopathology of Tomato torrado virus infection in tomato and Nicotiana benthamiana. Journal of Phytopathology 160 (11–12): 685–689. DOI: 10.1111/jph.12013