Genetischen Ursachen für Virusresistenz bei Apfelschädling auf der Spur

15.04.2021

Forschende des JKI legen erstmals globale Trans­kriptom-Analyse eines Granulo­virus vor und liefern damit Grund­lage für verbesserte biologische Bekämpfung des Apfel­wicklers.

(Darmstadt) Der Apfel­wickler Cydia pomonella ist weltweit der wichtigste Schädling im ökologischen wie im integrierten Apfel­anbau. Bereits seit Jahr­zehnten wird das Insekt mit einem natürlichen Gegen­spieler, dem Apfelwickler-Granulo­virus (CpGV), erfolg­reich bekämpft. Doch mittler­weile treten immer häufiger Apfelwickler­maden auf, die resistent gegen das Virus sind. Um die biologische Bekämpfung in Apfel­anlagen auch künftig sicher­zustellen, klären Forschende des Julius Kühn-Instituts (JKI) in Darmstadt die molekularen Mechanismen der Virus­infektion auf. Dazu wurde das über 140 Gene umfassende Genom des Virus in anfälligen und resistenten Apfel­wicklern analysiert. Die Ergebnisse sind jetzt im Journal of General Virology erschienen (doi: https://doi.org/10.1099/jgv.0.001566).

Im Mittel­punkt der Unter­suchung stand die Frage: Was ist die Ursache der Resistenz einiger Apfel­wickler-Populationen, wie schafft es der Wirt, das Virus zu unter­drücken? Dazu wurden Larven des Apfel­wicklers künstlich infiziert und anschließend die Gesamt­heit aller ein- und ausge­schalteten Virus­gene untersucht, das sogenannte Trans­kriptom. Erstmals konnte so das genetische Programm des Virus entziffert werden. Die Forschenden haben eigens zu diesem Zweck ein Microarray entwickelt, einen kleinen Glas-Chip, der mit rund 120.000 Genbausteinen bedruckt wird. Mit ihm ist es möglich, anhand extrahierter RNA aus infiziertem Larven­gewebe die Aktivität der verschiedenen Virusgene zu messen.

In den Versuchen zeigte sich, dass das Virus auch die resistenten Larven befallen konnte. Die Gen-Aktivität wurde zu unter­schiedlichen Zeit­punkten nach der Infektion gemessen. Die Unterschiede traten erst deutlich nach der Infektion auf. Sie manifestierten sich bei den späteren Mess­punkten als Kaskaden aktivierter Gene bei den anfälligen Larven. Ohne diese Genaktivität konnte das Virus zwar in die Zellen seines Wirts eindringen, sich dort aber nicht vermehren, weshalb die resistenten Maden überleben. Welche Funktionen die einzelnen Gene genau haben, muss nun in weiteren Unter­suchungen geklärt werden.

„Die Studie ist ein Meilen­stein in der Erforschung dieser Virusgruppe und ist die Essenz einer über fünfjährigen Forschungs- und Entwicklungs­arbeit. Kenntnisse des globalen Transkriptions­musters dieser Viren ermöglichen ein vertieftes molekulares Verständnis der Virus-Insekten-Interaktion“, erklärt Prof. Johannes Jehle, der Leiter der Studie am JKI. Die Ergebnisse der Forschungs­arbeiten helfen, die Anwendung des CpGV zu optimieren und so die Bekämpfungs­möglichkeiten des Apfel­wicklers zu verbessern. Unter anderem eröffnen sich neue Wege beim Resistenz- und Virulenz­managements des CpGV.

Publikation
Wennmann, Jörg T., Pietruska, D. & Jehle, J.: Transcriptome of Cydia pomonella granulovirus in susceptible and type I resistant codling moth larvae. Journal of General Virology, 102 (3), 2021.
doi: doi.org/10.1099/jgv.0.001566

Wissen­schaftlicher Ansprech­partner
Prof. Dr. Johannes A. Jehle
Julius Kühn-Institut (JKI), Institut für Biologischen Pflanzenschutz
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