Тема 5. Ентомопатогенные вирусы

1.Общие свойства вирусов насекомых

2. Характеристика основных семейств вирусов насекомых и симптомы болезней, возбудителями которых они являются.

3. Практическое использование вирусов насекомых.

4. Производство вирусных препаратов. Наиболее известные вирусные препараты.

5. Перспективы развития производства и использования вирусных препаратов.

Общие свойства вирусов насекомых. Энтомопатогенные вирусы – это узкоспециализированная группа вирусов, приспособленных к насекомым и обладающих рядом свойств, которые отличают их от остальных вирусов. Это во-первых, их специализация только на насекомых, во-вторых, наличие белковых оболочек, окружающих собственно вирусные частицы в форме гранул или полиэдров.

Вирусы насекомых, как и все другие вирусы, могут развиваться только в клетках живых организмов, поражая ядро или цитоплазму. В соответствие с этим различают ядерные и цитоплазменные вирусы.

Вирусы полиэдрозов в покоящемся состоянии заключены в особые белковые образования, внутриклеточные многогранные включения – полиэдры. Число граней и размеры полиэдров различны. Бывают полиэдры, имеющие форму тетраэдров, гексаэдров, ромбодекаэдров и др. Размеры полиэдров достаточно велики (0,5-15 мкм), поэтому их можно рассмотреть с помощью светового микроскопа.

Многочисленные вирусные частицы, заключенные в полиэдрах, имеют палочковидную форму у возбудителей ядерного полиэдроза и округло-овальную – у возбудителей цитоплазменного полиэдроза.

Элементарные вирусные частицы — вирионы расположены в ядерных полиэдрах одиночно или пучками и имеют форму палочек; их число в пучках может меняться от 2 до 19. В гранулах заключена одна вирусная частица, реже две. Вирионы, как ядерных полиэдров, так и гранул имеют сложное строение. Снаружи они одеты двумя оболочками — внутренней и внешней.

Экспериментальные исследования показали особое строение вируса гранулеза сибирского шелкопряда: центральная часть вирусной частицы представляет собой тяж ДНК в форме стержня размером около 25x270 нм, вытянутого вдоль оси вирусной частицы и окруженного двумя оболочками— внутренней и внешней. Согласно предложенной модели упаковка высокомолекулярной циклической ДНК внутри вирусной частицы гранул сибирского шелкопряда осуществляется путем ряда последовательных спирализаций с образованием суперспирали высшего порядка в форме стержня, вытянутого вдоль оси вирусной частицы.

Химические анализы различных групп энтомопатогенных вирусов не выявили в них особых различий. В то же время биохимические исследования позволили сделать вывод, что вирусные частицы из ядерных полиэдров и гранул содержат ДНК, а из цитоплазматических —РНК. Функция хранителя генетической информации у вирусов ядерного полиэдроза всех типов и гранулеза выполняет двуспиральная ДНК, а у вирусов возбудителей цитоплазматического полиэдроза — однонитчатая РНК.

Исследования, выполненные на бактериофагах, вирусах растений и животных, показали универсальность правила, постулировавшего, что вирион может содержать лишь один тип нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. Исключениями являются вирусы ядерного полиэдроза и гранулеза. Впервые этот факт был установлен советскими исследователями на ядерных полиэдрах тутового и дубового шелкопрядов. В дальнейшем присутствие двух нуклеиновых кислот было обнаружено в ядерных полиэдрах, выявленных у американской белой бабочки, гранулах, обнаруженных у сибирского шелкопряда и озимой совки. Было установлено, что РНК не входит в состав вирионов, а содержится в белке полиэдра. Происхождение и роль ее до настоящего времени остается не выясненной. То, что заражение клетки и репродукция вируса происходят посредством очищенных вирионов, говорит о второстепенном значении РНК в процессе инфекции. Тем не менее исследования показали ее связь с инфекционными свойствами полиэдров. Получены высокоинфекционные для гусениц тутового шелкопряда щелочные растворы ядерных полиэдров, содержащие оба типа нуклеиновых кислот и белок. После воздействия на растворы РНК-азы, также как и ДНК-азы их инфекционность исчезла. Эти опыты были первой попыткой выяснения роли РНК полиэдров в их инфекционности.

Вирусы насекомых распространяются в биосфере как естественным, так и искусственным путем при участии человека. Основная роль в распространении вирусов отводится миграциям самих хозяев-насекомых. Немаловажная роль принадлежит и насекомым-переносчикам энтомопатогенных вирусов (вирусофорам). Например, рабочие пчелы, матки и трутни являются хозяевами для клещей Acaripis. Клещи, питаясь на инфицированных пчелах, становятся вирусофорными. Пчелы могут залетать в чужие ульи и таким образом распространять инфицированных клешей между семьями пчел и пасеками. Таким путем распространяются вирусы Нодамура, Арканзас, вирусы хронического и острого паралича пчел. Энтомопатогенные полиэдрические вирусы могут распространяться хищными насекомыми и мясными мухами, которые питаются гусеницами, погибшими от инфекции. Искусственное распространение вирусов насекомых человеком происходит при организации мер контроля за численностью популяций насекомых-вредителей. Вирусы насекомых распространяются двумя путями: горизонтальным (насекомое приобретает вирус, питаясь загрязненными субстратами) и вертикальным путем (от родителей потомству).

По спектру хозяев энтомопатогенные вирусы могут быть узкоспецифичными или иметь широкий круг хозяев. Наиболее широкораспространенным и наиболее вирулентным среди вирусов насекомых является вирус Нодамура (Nodaviridae), обладающий тропностью к мышечным и нервным клеткам. Попадая в организм насекомого, вирус может длительное время бессимптомно персистировать, а затем вызывать острую инфекцию, приводящую к летальному исходу.