The effects of temperature and light on the symptom expression and viroid concentration in tomato of a severe strain of potato spindle tuber viroid

Summary

Indexing on tomato of dilution series prepared from young tomato seedlings infected with a severe strain of potato spindle tuber viroid (originally isolated from wild tuber-bearingSolanum and later used for cross-protection tests to detect mild strains) indicated that viroid concentration rose more quickly in tomato at 31°C than at 23°C at various light intensities. At either temperature, low light intensity for 17–18 hours each day did not critically limit synthesis. At 31°C, symptoms which were otherwise severe by 2 weeks were delayed and less obvious under low light. At 23°C, symptoms were delayed at low or higher light intensity and did not appear if the temperature was allowed to fall to 15°C at night. Leaf vein necrosis which was favoured by moderate rather than by high temperature, possibly was similar to necrosis induced by viruses or other infection.

Zusammenfassung

Für die Aufgabe, Kartoffelpflanzen und andere knollentragende Arten vonSolanum auf Befall mit Kartoffel-Spindelknollenviroid (PSTV) zu testen (Vorkommen in handelsüblichen Kartoffelposten in Grossbritannien nicht bekannt), wurde ein auffallender, ursprünglich ausSolanum commersonii Dun. isolierter PSTV-Stamm für einen Prämunitätstest an Tomatenpflanzen verwendet in der Absicht, einen durch milde Stämme angebotenen Schutz zu entdecken.

Die Symptome variieren je nach den Wachstumsbedingungen. Die Tomatenpflanzen mussten gut ernährt werden. Bei der Sorte Sheyenne, inokuliert im 2–3-Blattstadium und in einer Wachstumskammer bei 31°C gehalten, zeigen sich nach 2 Wochen schwere Symptome, wenn genügend Licht vorhanden ist. (Volles Licht: 55 W m⁻² oder 550 μE m⁻²s⁻¹ photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) während 17–18 Stunden täglich: Tabelle 1.) Die Symptome sind: Rauhblättrigkeit, Epinastie und Chlorose am Wipfel der Pflanze und, charakteristischerweise, Kümmerwuchs. Bei einer niedrigen Lichtintensität von 25 W m⁻² PAR wird die Symptomausbildung bei 31 °C verzögert, und anstelle des Kümmerwuchses wird allgemeine Chlorose sichtbar. Die hohe Temperatur begünstigt die Nekrose an Blattadern nicht. Ein mässige Temperatur von 23°C bei niedriger oder höherer Lichtgabe bringt spätere und weniger augenfällige Symptome (Tabellen 1 und 3), neigt aber zur Förderung von Nekrosen. Eine Nachtabsenkung von 23°C auf 15°C während 24 Tagen verhütet die Ausbildung von Symptomen an Pflanzen sowohl bei hoher wie bei niedriger Lichtintensität (Tabelle 1).

Bringt man Pflanzen, die anfänglich bei mittlerer oder hoher Temperatur und gutem Licht gewachsen waren, in ein Verfahren mit wenig Licht und mittlerer Temperatur und-wie in Tabelle 2 zusammengefasst-zu 23°C Tag-und 15°C Nachttemperatur, so erhält man bei gut infizierten Pflanzen starke Nekrosen. Eine erfolgreiche Infektion scheint bei 23°C mehr Zeit zu beanspruchen als bei höherer Temperatur (Tabelle 2).

Messungen der Infektiosität von Homogenaten der ganzen Pflanzen, dargestellt als die maximale Verdünnung jedes Homogenats, die mindestens bei 2 von 3 Tomatenpflanzen (Tabelle 3) Symptome hervorruft, zeigen, dass die Viroid-Konzentration bei 31°C rasch ansteigt. Dies kann mit dem frühen Erscheinen von Symptomen, sobald genügend Licht vorhanden ist, in Zusammenhang gebracht werden. Eine niedrige und eine mittlere Lichtintensität (35 W m⁻²) bewirken keine signifikante Reduktion viroider Konzentrationen bei 31°C, obwohl sie die Symptomausbildung verzögern. Die Konzentration steigt bei 23°C oder 31°C über einen Zeitraum von 2–3 Wochen weiter an, auch wenn die Lichtintensität während 17–18 Stunden täglich nur gerade genügt, das Wachstum zu erhalten (Tabelle 3).

In der Diskussion wird darauf hingewiesen, dass ein niedrigerer Lichtstand während 17–18 Stunden täglich die Synthese nicht entscheidend begrenzt, während längere Lichtperioden und höhere Lichtintensität eine erhöhte Viroidsynthese ergeben könnten. Es wird auch vermutet, dass die temperaturabhängige Nekrose, die durch dieses Viroid induziert wird, ähnlich sein dürfte wie die Nekrose, die durch Viren oder eine andere Infektion ausgelöst wird. Nicht veröffentlichte. Beobachtungen von Fluoreszenz in UV-Licht rund um die Läsionen inScopolia sinensis Hemsl., die mit PSTV befallen sind, werden zur Stützung dieser Ansicht angeführt.

Als Teil eines neuen Verfahrens zum Nachweis von PSTV wurden die Tomatensorten Sheyenne und Ailsa Craig verwendet, um Viroid-Konzentrationen aufzubauen.

Résumé

Afin de sélectionner des pommes de terre et d’autres espèces deSolanum ‘tubérifères’ résistantes au viroïde du ‘Spindle tuber’ (PSTV) (inconnu au Royaume Uni), on a utilisé une souche différente de PSTV isolée à partir deSolanum commersonii Dun. pour surinfecter des plantes de tomate, dans un test de protection croisée de manière à détecter l’effet de protection apporté par des souches peu virulentes.

Les symptômes varient avec les conditions-de culture, et les plantes de tomate doivent recevoir une alimentation correcte. Pour la variété Sheyenne, inoculée au stade 2–3 feuilles et maintenue à 31°C, des symptômes sévères apparaissent en 2 semaines si la lumière est suffisante (une forte luminosité correspond à une radiation photosynthétiquement active (PAR), de 55 W m⁻² ou à 550 μE m⁻²s⁻¹, pendant 17 à 18 h par jour: tab. 1.)

Les symptômes correspondent à une rugosité, une épinastie et une chlorose au sommet de la plante, on a également un rabougrissement caractéristique. Une faible intensité lumineuse de 25W m⁻² PAR, retarde l’ expression des symptômes à 31°C, et le rabougrissement est contrecarré par un étiolement. La haute température ne favorise pas la nécrose des nervures. Une température modérée de 23°C, à éclairement faible ou plus élevé donne des symptômes plus tardifs et moins évidents (tab. 1 et 3), mais ces facteurs tendent à favoriser la nécrose. Une chute de température à 15°C, chaque nuit, empêche l’expression des symptômes pour des plantes placées à 23°C pendant 24 jours, et soumises à une intensité lumineuse élevée ou faible (tab. 1).

Des plantes initialement cultivées à des températures modérées ou élevées, en luminosité correcte, et soumises ensuite à un régime de faible luminosité et de température modérée, respectivement 23°C le jour et 15 °C la nuit, extériorisent des nécroses sévères si la contamination a été réussie (expérimentations qui ont été résumées dans le tableau 2).

L’infection semble prendre plus de temps pour s’installer à 23°C, qu’à température plus élevée (tableau 2).

Des mesures du pouvoir infectieux d’homogenats de plantes entières, considérées comme étant la dilution maximale de chaque homogenat infectieux sur au moins 2/3 des plantes de tomate (tab. 3), indiquent que la concentration en viroïde augmente rapidement à 31 °C. Cela peut être corrélé avec l’apparition précoce des symptômes chaque fois que la lumière est suffisante. Une faible intensité lumineuse et une intensité lumineuse moyenne (35 W m⁻²) bien que cela retarde l’expression du symptôme, ne semble pas réduire significativement les concentrations en viroïde à 31°C.

La concentration continue à augmenter durant une période de 2 à 3 semaines à 23°C ou 31°C, même quand l’intensité lumineuse de 17 à 18 h chaque jour est juste capable de maintenir la croissance (tableau 3).

Dans la discussion, les auteurs émettent l’hypothèse que les périodes d’éclairement plus longueus et l’intensité lumineuse plus élevée peuvent se traduire par une augmentation de la synthèse viroïde; un éclairement faible pendant 17 à 18 h chaque jour ne limitera pas de manière critique la synthèse.

On suppose que les nécroses dépendant de la température et induites par le viroïde, peuvent être identiques aux nécroses induites par les virus ou par d’autre infection. Des observations non publiées sur la fluorescence en lumière UV, autour des lésions surScopolia sinensis Hemsl. contaminé par PSTV, sont citées pour défendre ce point de vue.

Dans le cadre d’un nouveau procédé de détection du PSTV, les variétés de tomate Sheyenne et Ailsa Craig ont été utilisées afin d’augmenter la concentration en viroïde.