REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Virusi, satelitni virusi, viroidi, virusoidi in satelitne nukleinske kisline (v tem odstavku poenostavljeno imenovani virusi) sestavljajo virosfero in so verjetno najbolj raznoliki in pogosti, a vendar premalo raziskani mikrobi na Zemlji. Najpogosteje jih obravnavamo kot patogene mikrobe ali parazite njihovih evkariontskih ali prokariontskih gostiteljev. V kmetijskih ekosistemih viruse poznamo zlasti zaradi njihovih uničujočih učinkov na poljščine, zato se večina raziskav njihove raznolikosti, biologije, ekologije, epidemiologije in evolucije osredotoča prav na patogene vrste. V zadnjih letih sta dostopnost tehnologij visokozmogljivega sekvenciranja in napredek v pristopih analize podatkov povzročila premik raziskav v virologiji k bolj netarčnim raziskavam virusnih zaporedij oziroma viromov v metagenomskih setih podatkov. V predloženem doktorskem delu smo se osredotočili na kmetijske ekosisteme, v katerih gojijo paradižnik (Solanum lycopersicum L.), vključujoč tudi plevelne rastline, ki smo jih uporabili kot model za odkrivanje še neznanih deležev viromov v takih sistemih s pomočjo visokozmogljivega sekvenciranja. Pri tem smo opisali tudi določene vidike virusne biologije, epidemiologije in ekologije. V začetku smo z metaanalizo znanja o virusih paradižnika (na podlagi literature in baz podatkov) pridobili pregled in temeljne podatke za nadaljnje raziskave. Pri tem smo našli vsaj 312 virusov, ki so bili povezani s paradižnikom, in pokazali, da je bilo ocenjeno število virusov na paradižniku v prejšnjih objavah na to temo podcenjeno ter da še vedno narašča. Opazili smo, da je uporaba visokozmogljivega sekvenciranja pospešila odkrivanje virusov paradižnika kot tudi nekaterih vidikov karakterizacije novo odkritih virusov. Pri tem smo tudi povzeli pomembne informacije o ekonomsko najpomembnejših virusih paradižnika in predstavili pomen uporabe visokozmogljivega sekvenciranja pri raziskavah teh virusov. Na osnovi pridobljenega znanja smo v drugem delu načrtovali in izvedli viromsko analizo paradižnika in plevelnih rastlin v kmetijskih ekosistemih. V 293 vzorcih paradižnika in 143 vzorcih plevelnih rastlin (vključujoč 59 različnih rastlinskih vrst) smo zaznali 125 znanih in novih virusov ter okarakterizirali njihove genome. S pomočjo filogenetskih analiz in poravnav genomskih zaporedij smo viruse uvrstili v obstoječe taksone. Večino novih virusov smo zaznali samo v plevelnih rastlinah. Deset virusov smo zaznali tako v vzorcih paradižnika kot tudi v vzorcih plevelnih rastlin. Opazili smo povezave med skupino rabdovirusov in skupino sorodnih gostiteljskih rastlin, kar nakazuje na možnost njihove koevolucije. Bolj podrobno smo okarakterizirali tobamovirus trpotca 1 in dokazali njegovo kužnost v rastlinah iz družine razhudnikovk. Raziskali smo tudi raznolikosti virusov zaznanih na paradižniku in pri tem opazili veliko raznolikost znotraj izolatov dveh novih, prej še nepoznanih, virusov paradižnika ter nizko do zmerno raznolikost znotraj izolatov znanih vrst. Prikazali smo tudi uporabo visokozmogljivega sekvenciranja za odkrivanje virusov, ki prej še niso bili zaznani v poljščinah, na primeru virusa bele lisavosti zlatice. Opazili smo zmerno raznolikost med izolati tega virusa, vzorčenimi na več lokacijah v Sloveniji od leta 2017 dalje. Pri tem smo virus prvič zaznali na paradižniku in papriki. Skupno smo v okviru raziskave prvič poročali o štirih znanih virusih in odkrili deset novih virusov v paradižniku. Prav tako smo prvič v paradižniku odkrili znane ali nove viruse iz taksonov Albetovirus, Vitivirus, Picornaviridae in Lispiviridae. S tako celostno viromsko raziskavo in inadaljnjimi analizami smo razkrili velik delež prej še neznae raznolikosti virosfere v izbranih kmetijskih ekosistemih. To nakazuje na pomen takšnih raziskav in kliče k nadaljnji karakterizaciji odkritih virusov, ki bo doprinesla k razumevanju njihove vloge v ekosistemu in vpliva na zdravje paradižnika.