In den letzten Jahrzehnten haben Begomoviren (Gattung Begomovirus, Familie Geminiviridae) schwere Schäden an der Produktion von vielen Pflanzlichen, Fasern und Zierpflanzen weltweit verursacht1. Begomoviren werden in beharrlicher Weise durch die Weißfliege Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) übertragen, die eine komplexe Art mit über 35 kryptischen Arten2,3ist. Begomoviren können direkt oder indirekt Diephysiologie und das Verhalten von Weißfliegen beeinflussen, wie z. B. Fruchtbarkeit4, Langlebigkeit4und Wirtspräferenz5,6. Darüber hinaus variiert die Übertragungseffizienz einer bestimmten Begomovirus-Art/Stamm für verschiedene weißfliegende kryptische Arten auch unter den gleichen experimentellen Bedingungen7,8,9,10, was darauf hindeutet, dass es eine komplexe Wechselwirkung zwischen Begomoviren und Weißfliegen gibt. Um die Mechanismen, die den Wechselwirkungen zwischen Whitefly-Begomovirus zugrunde liegen, besser zu verstehen, sind Lokalisierung und Quantifizierung des Virus in Weißfliegengeweben unerlässlich.
Tomatengelbblatt-Curlvirus (TYLCV) ist ein Begomovirus, das zuerst in Israel berichtet wurde, aber heutzutage schwere Schäden an der Tomatenproduktion weltweit verursacht11,12. Aufgrund seiner wirtschaftlichen Bedeutung ist es eines der am besten untersuchten Begomoviren13. Wie andere monopartitige Begomoviren ist TYLCV ein einsträngiges kreisförmiges DNA-Virus mit einer Genomgröße von etwa 2.800 Nukleotiden14. Während noch diskutiert, mehrere Evidenzlinien unterstützen die Replikation von TYLCV in Weißfliegen15,16,17. Darüber hinaus wurde die Wechselwirkung von TYLCV-Partikeln und Whitefly-Proteinen6,18,19,20berichtet. Für die Virusübertragung erhalten Weißfliegen TYLCV, indem sie sich von virusinfizierten Pflanzen ernähren, Virionen passieren den Nahrungskanal, um die Speiseröhre zu erreichen, dringen in die Mitteldarmwand ein, um die Hämolymphe zu erreichen, und transortisieren sich dann in die primären Speicheldrüsen (PSGs). Schließlich werden Virionen mit Speichel entlang des Speichelkanals in Pflanzenphloem21aufgenommen. Darüber hinaus zeigen mehrere Studien, dass TYLCV transovarial von weiblichen Weißfliegen auf ihre Nachkommen übertragen werden kann22,23. Mit anderen Worten, um eine produktive Übertragung zu erreichen, muss das Virus zelluläre Barrieren innerhalb der Weißfliege überwinden, um sich von einem Gewebe zum anderen zu verlagern. Während des Überschreitens dieser Barrieren sind Wechselwirkungen zwischen Whitefly- und Virusproteinen wahrscheinlich, was wahrscheinlich die Effizienz bestimmt, mit der die Viren übertragen werden.
Immunfluoreszenz ist eine häufig verwendete Technik für die Proteinverteilungsanalyse. Die Spezifität von Antikörpern, die an ihr Antigen binden, bilden die Grundlage der Immunfluoreszenz. Aufgrund der wirtschaftlichen Bedeutung von TYLCV wurden monoklonale Antikörper gegen das TYLCV-Beschichtungsprotein entwickelt, die eine hochempfindliche Möglichkeit bieten, das Virus zu lokalisieren24. Quantitative PCR (qPCR) ermöglicht eine empfindliche und spezifische Quantifizierung von Nukleinsäuren. Diese Technik basiert am häufigsten auf der Verwendung von Hydrolysesonden (z. B. TaqMan) oder Fluoreszenzfarbstoff (z. B. SYBR Green) Detektion. Für hydrolysesondenbasierte qPCR werden spezifische Sonden benötigt, die die Kosten erhöhen. Fluoreszierende Farbstoff-basierte qPCR ist einfacher und kostengünstiger, da markierte ampliconspezifische Hybridisierungssonden nicht erforderlich sind25. Bisher wurden in mehreren Studien Immunfluoreszenz und qPCR zusammen mit anderen Methoden zur Untersuchung der komplexen Begomovirus-Whitefly-Wechselwirkungen verwendet. Zum Beispiel führten Pan et al. qPCR und Immunfluoreszenzanalyse des Virus in Weißfliegengeweben durch und fanden heraus, dass der Unterschied in der Fähigkeit, Tabak-Curly-Shoot-Virus (TbCSV) zwischen den Whitefly-Arten AsiaII 1 und Middle East Asia Minor 1 (MEAM1) zu übertragen, darauf zurückzuführen war, dass das Virus in der Lage war, effizient die Mittelgutwand von AsiaII1, aber nicht MEAM18zu überqueren. In ähnlicher Weise können mediterrane (MED) Weißfliegen tYLCV leicht übertragen, aber sie können das tomatengelbe Blatt Curl China Virus (TYLCCNV) nicht übertragen. Die selektive Übertragung wurde mit Hilfe des Immunfluoreszenznachweises von Viren in den PSGs untersucht, was zeigte, dass TYLCCNV die PSGs von MED Whiteflies26nicht leicht kreuzen. Die Immunfluoreszenzkolokalisierung von TYLCV CP und dem autophagy Marker Protein ATG8-II in Whitefly Midguts zeigt, dass die Autophagie eine entscheidende Rolle bei der Unterdrückung der Infektion von TYLCV im Whitefly27spielt.
Hier beschreiben wir am Beispiel TYLCV ein Protokoll zur Lokalisierung von Begomoviren in Weißfliegen-Midguts, PSGs und Eierstöcken durch eine Immunfluoreszenztechnik. Die Technik umfasst Sezieren, Fixieren und Inkubation mit primären und farbstoffmarkierten sekundären Antikörpern. Fluoreszenzsignale, die die Position viraler Proteine im Weißfliegengewebe anzeigen, können dann unter einem konfokalen Mikroskop nachgewiesen werden. Noch wichtiger ist, dass dieses Protokoll verwendet werden kann, um begomovirale und Whitefly-Proteine zu kolokalisieren. Wir beschreiben ferner ein Protokoll zur Quantifizierung von TYLCV mit SYBR Green-based qPCR in Whitefly Midguts, PSGs, Hämolymphe und Eierstöcken, das verwendet werden kann, um die Virusmenge in verschiedenen Whitefly-Gewebeproben zu vergleichen.