الاصابة بالفيروس Virus infection

لكي تحدث الاصابة لابد من أن يصل الفيروس إلى داخل الخلايا الحية المناسبة، ولا يستطيع الفيروس اختراق أدمة النبات معتمدة على نفسه ولهذا فإما أن يتجنب اختراقها، وذلك عن طريق الانتقال الداخلي من البذور المصابة، أو عن طريق التكاثر الخضري للنبات، أو أن يدخل عن طريق خدوش أو جروح دقيقة في بشرة النبات تحدث عن طريق العدوى الميكانيكية، أو بواسطة الحشرات والنيماتودا والجراثيم الهدبية لبعض الفطريات والحامول وغيرها.

من السهل تصور دخول الفيروس إلى داخل الخلية عن طريق الحشرات أو النيماتودا والفطريات والحامول، ولكن بالنسبة للعدوى الميكانيكية فإن الوضع يختلف إلى حد ما، فالأسطح الخارجية للنبات تتغطى بطبقات خاصة لحمايتها تتركب في أساسها من الكيوتين، كما تحتوي البشرة الخارجية على فتحات دقيقة هي الثغور وعلى خلايا حارسة بجانب الخلايا البرانشيمية العادية، كما قد توجد بعض الشعيرات والزوائد الخاصة وفيما يلي شرحا مختصرا لدور كل منها.

لاحظ Hilolebrand عام 1958 انه عند جرح الشعيرات الموجودة على سطح النبات عن طريق معاملات خاصة فإنها تفرز نقطة من البروتوبلازم وفي خلال برهة وجيزة جدا تسحب هذه النقطة البروتوبلازمية ثانيا إلى الخلية، فاذا كان الفيروس موجود خلال عملية الجرح هذه فانه يدخل أيضا، وهذا يوضح أهمية إحداث الجروح البسيطة أثناء إجراء عملية العدوى الميكانيكية، ولهذا فعادة ما تستخدم بعض المواد الخادشة لإحداث مثل هذه الجروح. هذه الجروح تغلق وتشفي بسرعة ولا يبقى منها أي ضرر.

ويعتقد 1962 ,Kontoxis and Schlagel أنه عند كسر الشعيرة خلال عملية العدوى الميكانيكية فإن الفيروس يترسب عند الحاجز القاعدي basel septum ، الذي من المحتمل أن يكون مغطى بقايا سيتوبلازم الشعيرة، وهذا السيتوبلازم يكون على اتصال مباشر بخلية القدم foot cell الحية بواسطة العديد من الخيوط البلازمية plasmodesmata وعلى هذا فان الفيروس يمكنه الدخول عن طريق هذه الخيوط.

وعموما فإن وجود الشعيرات على بشرة الأوراق قد يكون لها دور في بعض الأحيان ، ولكن هذا لا يعني أن لمثل هذه الشعيرات أهمية كبيرة في العدوى، الميكانيكية ، فهناك أوراق تخلو منها ومع هذا يسهل عدواها ، كذلك فان بعض التجارب التي أجريت على نبات الفلفل ثبت منها عدم أهمية الشعيرات في العدوى وعلى هذا فالشعيرات يكون لها أهمية في بعض الحالات دون الأخرى.

وبالنسبة للخلايا الحارسة فليس لها دور خاص في عملية العدوى إذ وجد أن البشرة السفلى لأوراق الفلفل تحتوي على خلايا حارسة أكثر ما يوجد على البشرة العليا بما يزيد عن۲۰ مرة، وعند إجراء العدوى الميكانيكية لكلا السطحين فإن البقع المحلية الناتجة عليها كانت متساوية تقريبا.

دخول الفيروس إلى داخل الورقة عن طريق الثغور لا يسبب عدوى أو إصابة النبات ، إذ عندما أدخل فيروس موزايك الدخان في المسافات البينية داخل الورقة لم تحدث إصابة.

وبالنسبة للجدار الخارجي لخلايا بشرة الورقة فانه يوجد ما يشبه الخيوط البلازمية plasmodesmata ويطلق عليها اکتودزماتا ectodesmata وهذه تمتد في الجدار ولكنها لا تمتد خلال الأدمة التي تغطي الجدار ، ولم يعرف بعد على وجه التحديد التركيب الدقيق لها. هناك احتمال بأن الاكتودزماتا تمثل وسيلة الدخول الفيروس إلى خلية البشرة ويؤيد هذا الاحتمال أبحاث Franke عام 1961 و Brants في أعوام 1964 – 1966 و Thomas and Falton عام 1968 . بناء على ذلك فان الجروح التي تخترق الأدمه وجدار الخلية معا تكون فعالة في إدخال الفيروس إلى داخل الخلية ولكن مثل هذه الجروح العميقة لا تكون ضرورية اذا كانت الاکتودزماتا لها دور فعلى في هذه العملية ( كما يعتقد العلماء المذكورين) وفي هذه الحالة فان ما يلزم هو إحداث خدوش فقط للأدمه تسمح للوصول إلى الاكتودزماتا.

وفي بعض الدراسات التي قام بها Garola وزملائه عام 1969 مستخدمين الميكروسكوب الالكتروني لوحظ أن هناك ما يشبه الفقاعات أو الحويصلات blebs or vesicles في الجدار الخلوي تحت طبقة الأدمة وذلك في حالة اجراء العدوى الميكانيكية لأوراق نباتات اللوبيا، ومن المحتمل أن لهذه الفقاعات دور ما في نقل الفيروس الى داخل خلايا البشرة.

تعتبر عملية البينوسینوسس pinocytosis من الطرق العامة لدخول الفيروسات الحيوانية الى خلايا عوائلها، ولم تلق هذه الطريقة اهتماما يذكر بالنسبة للفيروسات النباتية إلا منذ وقت قريب. وقد وجد Cocking and Pojnar عام 1969 أنه عند تحضين البروتوبلاست المعزول من ثمار الطماطم مع فيروس موزايك الدخان فإن الفيروس يرتبط بسطح الاكتوبلاست ectoplast وذلك في تجاويف صغيرة به، ثم لا تلبث أن تظهر الجزيئات الفيروسية أخيرا فيما يشبه الفجوات البينوسیتوزية في السيتوبلازم يعقبها تضاعف للفيروس في الخلايا. أن الارتباط بالاکتوبلاست والذي يعقبه الامتصاص البينوسيتوزی ربما يمثل الخطوات المهمة في عملية دخول الفيروس في خلايا أوراق النبات المعداه ميكانيكيا.

بعد أن يصل الفيروس إلى سيتوبلازم خلية العائل القابل للإصابة فإنه لا يمكن إزالته بالغسيل. إصابة النبات ترتبط وتعتمد إعادة مباشرة على تضاعف الفيروس داخل خلاياه، فاذا لم يتضاعف فان الإصابة لن تحدث.

تضاعف الفيروس (replication) virus multiplication

إذا ما ألقينا نظرة عامة على جميع الفيروسات ، سواء نباتية كانت أو حيوانية أو بكتيرية ، فإننا نجد أنها تتركب أساسا من حامض نووي أما DNA أو RNA محاطة بغطاء بروتيني. ويكون هذا الحامض ذو خيط واحد أو ذو خيطين stranded or double stranded- single.

بالنسبة للـ DNA الكروموسومي ( والفيروسي ) فان تتابع القواعد الأربعة على أحد الخيطين يحدد القواعد الموجودة على الخيط الآخر كما سبق شرحه. خلال نسخ جزيئات DNA جديدة فان كل جزيء أدنين يرتبط بجزيء شقيق هو الثايمين ، وكل جزيء جوانین يرتبط بجزيء شقيق هو السيتوزين. نبدأ هذه العملية بأن يحل الالتواء عند إحدى نهايتي السلم ( الحلزوني المزدوج ) وتنفصل القواعد كل عن شقيقتها ، ونظرا لأن السائل الخلوي في الخلية يحتوي على عديد من القواعد الحرة سابحه فيه، فإنه عند اقتراب قاعدة مرتبطة بأحد قائمي السلم من قاعدة شقيقه حره فأنها ترتبط بها مكونان معا درجة كاملة من جديد، وعلى هذا فبينما ينفك الالتواء فان قواعد جديدة يتصل بها السكر والفوسفات تنضم لتكمل الدرجات، في حين يكون السكر والفوسفات قائمي لسلم، وعندما يتم فك الالتواء يكون قد تكون سلمان جديدان (الشكل التالي).

طريقة تناسخ ال DNA

في خلية النبات الحية يوجد ارتباط وثيق بين الأحماض النووية وبين تخليق البروتين ومن المهم معرفة العلاقة بين هذه المركبات إذ أن ذلك يساعد على تفهم عملية تضاعف الفيروس.

وقد أجريت عديد من الدراسات والأبحاث لكشف النقاب عن حقيقة عملية تضاعف الفيروس في النبات، والواقع أن هناك عديد من الآراء المختلفة، وسنحاول فيما يلى إيجاز الخطوات الرئيسية التي يمر بها فيروس موزايك الدخان أثناء تضاعفه داخل الخلية والتي ترجحها غالبية الأبحاث والآراء.

نظرا لأن ال RNA هو القادر على إحداث الاصابة وتكوين جزيئات فيروسية جديدة، فإن هذا يعني ببساطة أنه هو المسئول عن التوارث في الفيروس وبالتالي فإنه يقوم بما يلي:

(أ) الانفصال عن الغطاء البروتيني بعد دخول الفيروس إلى خلية العائل.

(ب) التضاعف الذاتي.

(ج) التحكم في عملية تمثيل الغطاء البروتين.

بعد أن يدخل الفيروس إلى داخل الخلية فإن الحامض النووي يتحرر من غطائه البروتيني في خلال ساعة أو أكثر قليلا، ويتم ذلك بطريقة تدريجية منتظمة، ونظرا لأنه لا يعرف أية فيروسات نباتية تحتوى أو تنتج بالاعتماد على نفسها أية إنزيمات، لذلك فمن المحتمل أن هذه الخطوة تتم بواسطة خلية المائل. بعد تحرر ال RNA من غطائه البروتيني فإن الأجزاء الناتجة عن تحلل هذا الغطاء تبقي في الخلية ومن المحتمل أنها تدخل في عمليات التمثيل في الخلية، كذلك فإن ال RNA بعد تحرره يدفع الخلية لتكوين أنزيمات تساعد على زيادة تمثيل المزيد منه ( RNA replicase ).

بعد تحرر الحامض النووي من غطائه البروتيني وذلك بعد دخوله خلية العائل فانه يدخل نواة الخلية وربما إلى داخل النوية ويرمز له ذا الحامض الفيروسي بالرمز + ( الخيط الموجب plus strand ) حيث يعمل هناك كقالب template يتكون عليه خيط آخر مشابه له يطلق عليه الخيط الشقيق السالب. complementary minus strand ونتيجة لذلك يتكون RNA ذو خيطين أحدهما هو الحامض النووي الأصلي (+) والثاني هو الشقيق (-) ويطلق على هذين الخيطين معا الشكل التناسخي (F.. R) replicative form وبمجرد تكوين هذين الخيطين فانهما ينفصلان عن بعضهما ويقوم الخيط السالب بعمل قالب يتشكل ويتكون عليه خيوط موجبة تنفصل عنه تاركة النوية والنواه إلى السيتوبلازم حيث يتم تمثيل البروتين الفيروسي. تكوين الخيط السالب على الخيط الموجب أو الخيط الموجب على الخيط السالب يتم بمساعدة RNA replicase.

تمثيل البروتين في خلايا النباتات الغير مصابة يعتمد على وجود أحماض أمينية وتعاون الريبوسومات وال RNA الرسول (RNA-(m messenger RNA وال RNA الناقل ((t-RNA transfer ويقوم الأخير بنقل الحامض الأميني المعين إلى ال RNA الرسول في وجود الريبوسومات.

تمثيل بروتين الفيروس يتم بأن يقوم RNA الفيروس (+) بدور RNA الرسول وباستخدام الأحماض الأمينية والريبوسومات وال RNA الناقل الخاصين بالعائل فانه يتم تكوين تحت الوحدات البروتينية التي تستخدم في تكوين الغطاء البروتيني.

بعد أن يتم تمثيل الحامض النووي الفيروسي الجديد وكذلك تحت الوحدات البروتينية الفيروسية الجديدة، فان تحت الوحدات البروتينية تنتظم حول الحامض النووي ويكونان معا الجزيء الفيروسي الكامل المسمى ب virion، وتظهر هذه الجزيئات في الخلية بعد حدوث العدوى بفترة من الزمن تختلف من فيروس إلى آخر ولكنها عموما في حدود ۱۰ ساعات. قد تتواجد هذه الجزيئات على حالة فردية في داخل الخلية المصابة أو في مجاميع وقد تكون بلورات أو أجسام أمورفيه.

تشير الأبحاث المختلفة على أن الخطوات السابق ذكرها قد تختلف من فيروس إلى آخر فمثلا في حالة فيروس الموزايك والنموات الزائدة في البسلة pea enation mosaic virus وكذلك فيروس الجوفرینا Comphrena virus فأنه يبدو أن تمثيل الحامض النووي الفيروسي وكذلك اتحادهما معا لتكوين الوحدات الفيروسية يتم في النواه ومنها تخرج الجزيئات الفيروسية الكاملة إلى السيتوبلازم. بالرغم من أن هناك بعض الأدلة على أن تمثيل الحامض النووي، والبروتين واتحادهما معا في حالة بعض الفيروسات يتم في سيتوبلازم خلية العائل فإن بعض الفيروسات قد تمثل في البلاستيدات الخضراء الا أنه لا توجد الأدلة والابحاث الكافية والقاطعة بصحة ذلك.