W ostatnich dziesięcioleciach begomowirusy (rodzaj Begomovirus, rodzina Geminiviridae) spowodowały poważne szkody w produkcji wielu roślin warzywnych, włóknistych i ozdobnych na całym świecie1. Begomowirusy są przenoszone w sposób trwały przez mączlika Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae), który jest złożonym gatunkiem zawierającym ponad 35 gatunków kryptycznych2,3. Begomowirusy mogą bezpośrednio lub pośrednio wpływać na fizjologię i zachowanie mączlików, takich jak płodność4, długowieczność4 i preferencje gospodarza5,6. Co więcej, skuteczność transmisji danego gatunku/szczepu begomowirusa różni się dla różnych gatunków mączlików nawet w tych samych warunkach eksperymentalnych7,8,9,10, co wskazuje, że istnieje złożona interakcja między begomowirusami a mączlikami. Aby lepiej zrozumieć mechanizmy leżące u podstaw interakcji między mączlikiem a begomowirusem, niezbędna jest lokalizacja i kwantyfikacja wirusa w tkankach mączlika.
Wirus żółtej kędzierzawości liści pomidora (TYLCV) to begomowirus, który został po raz pierwszy zgłoszony w Izraelu, ale obecnie powoduje poważne szkody w produkcji pomidorów na całym świecie11,12. Ze względu na swoje znaczenie gospodarcze jest to jeden z najlepiej przebadanych begomowirusów13. Podobnie jak inne jednoczęściowe begomowirusy, TYLCV jest jednoniciowym wirusem kolistego DNA o rozmiarze genomu około 2,800 nukleotydów14. Chociaż wciąż jest to przedmiotem dyskusji, kilka linii dowodowych potwierdza replikację TYLCV u mączlików15,16,17. Ponadto opisano interakcję cząstek TYLCV i białek mączlika6,18,19,20. W celu przeniesienia wirusa mączliki nabywają TYLCV, żerując na roślinach zakażonych wirusem, wiriony przechodzą wzdłuż kanału pokarmowego, aby dotrzeć do przełyku, przenikają przez ścianę jelita środkowego, aby dotrzeć do hemolimfy, a następnie przemieszczają się do pierwotnych gruczołów ślinowych (PSG). Na koniec wiriony są wydzielane ze śliną wzdłuż przewodu ślinowego do łyka roślinnego21. Co więcej, kilka badań pokazuje, że TYLCV może być przenoszony przezjajnie z samic mączlików na ich potomstwo22,23. Innymi słowy, aby osiągnąć produktywną transmisję, wirus musi pokonać bariery komórkowe w mączliku, aby przemieścić się z jednej tkanki do drugiej. Podczas przekraczania tych barier prawdopodobnie dojdzie do interakcji między białkami mączlika i wirusa, co prawdopodobnie określi skuteczność, z jaką wirusy są przenoszone.
Immunofluorescencja jest powszechnie używaną techniką analizy rozkładu białek. Swoistość przeciwciał wiążących się z ich antygenem stanowi podstawę immunofluorescencji. Ze względu na ekonomiczne znaczenie TYLCV, opracowano przeciwciała monoklonalne przeciwko białku płaszcza TYLCV, oferując bardzo czuły sposób lokalizacji wirusa24. Ilościowy PCR (qPCR) umożliwia czułą i specyficzną kwantyfikację kwasów nukleinowych. Technika ta najczęściej opiera się na wykorzystaniu sondy hydrolizy (np. TaqMan) lub detekcji barwnika fluorescencyjnego (np. SYBR Green). W przypadku qPCR opartego na sondzie hydrolizy potrzebne są specjalne sondy, co w konsekwencji zwiększa koszty. QPCR na bazie barwnika fluorescencyjnego jest prostszy i bardziej opłacalny, ponieważ znakowane sondy hybrydyzacyjne specyficzne dla amplikonu nie są wymagane25. Do tej pory w kilku badaniach wykorzystano immunofluorescencję i qPCR wraz z innymi metodami w celu zbadania złożonych interakcji begomowirusa i mączlika. Na przykład Pan i wsp. przeprowadzili analizę qPCR i immunofluorescencyjną wirusa w tkankach mączlika i stwierdzili, że różnica w zdolności do przenoszenia wirusa kędzierzawych pędów tytoniu (TbCSV) między gatunkami mączlików AsiaII 1 i Middle East Asia Minor 1 (MEAM1) wynikała z tego, że wirus był w stanie skutecznie przekroczyć ścianę jelita środkowego AsiaII1, ale nie MEAM18. Podobnie, podczas gdy mączliki śródziemnomorskie (MED) mogą łatwo przenosić TYLCV, nie przenoszą wirusa żółtej kędzierzawości żółtych liści pomidora (TYLCCNV). Selektywna transmisja została zbadana przy użyciu immunofluorescencyjnego wykrywania wirusa w PSG, co wykazało, że TYLCCNV nie przenikają łatwo przez PSG mączlików MED26. Kolokalizacja immunofluorescencyjna TYLCV CP i białka markera autofagii ATG8-II w jelicie środkowym mączlika pokazuje, że autofagia odgrywa kluczową rolę w tłumieniu infekcji TYLCV w klasie mączlików27.
Tutaj, używając TYLCV jako przykładu, opisujemy protokół lokalizacji begomowirusów w jelicie środkowym mączlika, PSG i jajnikach za pomocą techniki immunofluorescencji. Technika obejmuje preparację, utrwalanie i inkubację z przeciwciałami pierwszorzędowymi i drugorzędowymi znakowanymi barwnikiem. Sygnały fluorescencyjne pokazujące lokalizację białek wirusowych w tkankach mączlika można następnie wykryć pod mikroskopem konfokalnym. Co ważniejsze, protokół ten może być stosowany do kolokalizacji białek begomowirusa i mączlika. Dalej opisujemy protokół oznaczania ilościowego TYLCV za pomocą qPCR na bazie SYBR Green w jelicie środkowym mączlików, PSG, hemolimfie i jajnikach, który można wykorzystać do porównania ilości wirusa w różnych próbkach tkanek mączlika.