Authors:	Wennmann, Jörg Thomas
Title:	Diversity of baculoviruses isolated from cutworms (Agrotis spp.)
Online publication date:	27-Feb-2015
Year of first publication:	2015
Language:	english
Abstract:	Larven der Eulenfalter, Gattung Agrotis (Lepidoptera: Noctuidae), sind Schädlinge in der Landwirtschaft, welche gravierende Fraßschäden an bodennahen Pflanzenteilen verursachen. Häufig kommt es zum Absterben der noch jungen Pflanzen oder zu Beschädigungen der pflanzlichen Produkte, was zu finanziellen Ertragsverlusten führt. Zwei der wichtigsten landwirtschaftlichen Schädlinge der Gattung Agrotis sind die Larven der Saateule (Agrotis segetum) und der Ypsiloneule (Agrotis ipsilon), welche bisher überwiegend mittels chemischer Pestizide bekämpft werden. Als eine umweltfreundliche, nachhaltige und vielversprechende Alternative in der Bekämpfung wird der Einsatz von Baculoviren berücksichtigt. Baculoviren zeichnen sich durch eine hohe Virulenz und einem sehr engen Wirtsbereich aus. Häufig werden nur wenige nah verwandte Arten der gleichen Gattung infiziert. Aus der Gattung Agrotis wurden bisher mindestens vier Baculoviren isoliert und charakterisiert, welche als potentielle biologische Pflanzenschutzmittel in Frage kommen; sie gehören zu zwei Gattungen der Baculoviren: rnAlphabaculovirusrn(i) Agrotis segetum nucleopolyhedrovirus A (AgseNPV-A)rn(ii) Agrotis segetum nucleopolyhedrovirus B (AgseNPV-B)rn(iii) Agrotis ipsilon nucleopolyhedrovirus (AgipNPV)rnBetabaculovirusrn(i) Agrotis segetum granulovirus (AgseGV).rnDie Genome der AgseNPV-A, AgipNPV sowie des AgseGV wurden in vorherigen Studien bereits vollständig sequenziert und publiziert. In der vorgelegten Dissertation wurde das AgseNPV-B sequenziert und umfassend mit AgseNPV-A und AgipNPV verglichen. Das Genom von AgseNPV-B ist 148981 Kbp groß und kodiert â ¦.. offene Leseraster. Phylogenetische Analysen zeigen eine enge Verwandtschaft dieser drei Viren und klassifizieren AgseNPV-B als eine neue Art innerhalb der Gattung Alphabaculovirus. Auf Basis der vorhandenen Genomsequenzen konnte eine PCR-basierende Methode zur Detektion und Quantifizierung on AgseNPV-A, AgseNPV-B, AgipNPV und AgseGV etabliert werden. Dises Verfahren ermöglichte die Quantifizierung von AgseNPV-B und AgseGV in Larven von A. segetum, die von beiden Viren zeitgleichinfiziert waren. Durch das gemeinsame Auftreten dieser beiden Wiren innerhalb eines Wirtsindividuums stellte sich die Frage, welche Art der Interaktion bei einer Ko-Infektion vorliegt. Durch Mischinfektionsversuche von AgseNPV-B und AgseGV konnte gezeigt werden, dass beide Viren um die Ressourcen der Larven konkurrieren. Eine für landwirtschaftliche Zwecke vorteilige Interaktion, wie das vorzeitige Verenden der Larven, das bereits für andere interagierende Baculoviren nachgewiesen wurde, konnte ausgeschlossen werden. Neben den Mischinfektionsversuchen wurden auch AgseGV und AgseNPV-B einzeln auf ihre Eignung als biologisches Pflanzenschutzmittel getestet. AgseGV zeigte in den Laborversuchen eine relativ langsame Wirkung, während AgseNPV-B durchaus Potential für ein rasche Abtötung besitzt. rnDie durchgeführten Aktivitätsstudien und die Charakterisierung von AgseNPV-B als neue Art erlauben ein vertieftes biologisches und molekulares Verständnis des Virus legen den Grundstein für und eine mögliche spätere Zulassung als Pflanzenschutzmittel. Die Methode zur Identifizierung und Quantifizierung der Agrotis-Baculoviren stellt ein wichtiges Instrument in der Qualitätskontrolle für Produzenten dar und ermöglicht zudem weitere Untersuchungen von Agrotis-Baculoviren in Mischinfektionen. Larvae of the genus Agrotis (Lepidoptera. Noctuidae) are serious pests in agriculture that they cause severe damage on beneficial plants. Especially seedlings are endangered and become fatally damaged, which could cause a reduction in harvest. Two of the most important agricultural pests of the genus Agrotis are the common cutworm, Agrotis segetum, and the black cutworm, Agrotis ipsilon. To date, both pests are mainly controlled by the application of chemical pesticides. A environmental friendly and sustainable alternative for the biological control of Agrotis pests are baculoviruses (family Baculoviridae) isolated from cutworms. Baculoviruses exhibit a high virulence and very narrow host range. So far, at least four baculoviruses were isolated and characterized, which are considered as potential biological agents for the control of these pests. The four Agrotis baculoviruses belong to two genus of the family Baculoviridae: genus Alphabaculovirus and Betabaculovirus. Three Agrotis baculovirus belong to the alphabaculoviruses: (i) Agrotis segetum nucleopolyhedrovirus A (AgeNPV-A), (ii) Agrotis segetum nucleopolyhedrovirus B (AgseNPV-B) and (iii) Agrotis ipsilon nucleopolyhedrovirus (AgipNPV). One Agrotis baculovirus belongs to the betabaculoviruses: (i) Agrotis segetum granulovirus (AgseGV). The genome of AgseNPV-A, AgipNPV and AgseGV was published previously in other studies, whereas the genome of AgseNPV-B remained not characterized. In the present dissertation, the genome of AgseNPV-B was sequenced completely and compared comprehensively with AgseNPV-A and AgipNPV. The genome of AgseNPV-B ist 148981 bp in size and codes for 150 ORFs. Phylogenetic analysis revealed that AgseNPV-B is in close relationship to AgseNPV-A and AgipNPV, but can be regarded as a own baculovirus species. Based on the present genomic sequences a multiplex PCR based method for the simultaneous detection and identification of AgseNPV-A, AgseNPV-B, AgipNPV and AgseGV was established. Furthermore, this method allowed the quantitation of AgseNPV-B and AgseGV in A. segetum larvae infected simultaneously by both viruses. By mixed virus experiments, it was demonstrated that both viruses struggled for larval resources in simultaneous infections. A beneficial interaction in terms of pest control, e.g. the earlier death or increased rate of mortality was not shown. Besides mixed virus experiments, AgseNPV-B and AgseGV were also tested for their potency as biological control agents. In bioassay studies, AgseGV showed a low virulence to A. segetum larvae. On the contrary, AgseNPV-B showed a suitable potency with high virulence. The conducted bioassay studies and the characterization of AgseNPV-B as a new baculovirus species laid the foundation for a possible registration of this virus as a future agent for plant protection. The method for identification and determination of Agrotis baculoviruses represents a powerful tool in quality management for producers of future viral Agrotis baculovirus products.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1559
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-39883
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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