Virus-Vector Cell Interactions Regulating Transmission Specificity of Soybean Dwarf Luteoviruses

• Published in: Journal of phytopathology Vol. 148; no. 6; pp. 333 - 342
• Main Authors: Gildow, F. E., Damsteegt, V. D., Stone, A. L., Smith, O. P., Gray, S. M.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford, UK Blackwell Publishing Ltd 01-06-2000
• Subjects: Acyrthosiphon pisum; Aphididae; Aphids; Aulacorthum solani; Aulocorthum solani; Basal lamina; Glycine max; Japan; Luteovirus; Myzus persicae; Soybean dwarf virus; USA; vector specificity
• ISSN: 0931-1785; 1439-0434
• DOI: 10.1046/j.1439-0434.2000.00518.x

Transmission of soybean dwarf viruses (SbDV) indigenous to Japan (SbDV‐D) and to the eastern United States (SbDV‐Va19) were compared in vector and nonvector aphid species. Absolute vector‐specificity was maintained when Aulacorthum solani, Acyrthosiphon pisum, and Myzus persicae were allowed to feed on solutions of either virus (100 μg/ml) through Parafil© membranes. SbDVD was transmitted only by A. solani, and SbDV‐Va19 was transmitted only by A. pisum and M. persicae. Similar results were obtained when individual aphids were micro‐injected with 2 ng virus and subsequently allowed to feed on healthy plants. Ultrastructural studies of A. solani and M. persicae indicated that both SbDV‐D and SbDV‐Va20 were acquired specifically through the aphid hindgut. No difference in hindgut acquisition specificity was observed, and both A. solani and M. persicae were able to transport SbDV‐D and SbDV‐Va20 into the haemocoel by endocytotic/exocytotic pathways. When injected, SbDV was shown to be associated with only the accessory salivary glands (ASG) in aphids, indicating a high level of tissue specificity. Two different interactions with the ASG were observed for SbDV‐D and SbDV‐Va20 in A. solani and M. persicae. SbDV‐D penetrated the ASG basal lamina of A. solani, but was never observed in the basal lamina of M. persicae. The ASG basal lamina was a barrier to SbDV‐D transmission by M. persicae. SbDV‐Va19 penetrated the ASG basal lamina of both A. solani and M. persicae. However, SbDV‐Va20 was not observed in the ASG cytoplasm in A. solani, indicating that the basal plasmalemma functioned as the transmission barrier. Observations indicated that capsid protein structure, aphid basal lamina composition and cell membrane components influenced virus‐aphid interactions regulating SbDV transmission.
Zusammenfassung
Die Übertragung von Verzwergungsviren der Sojabohne (SbDV), die aus Japan (SbDV‐D) bzw. dem Osten der USA (SbDV‐Va20) stammten, wurde in Vektor und Nichtvektor‐Blattlausarten geprüft. Eine absolute Vektorspezifität wurde stets festgestellt, wenn Aulacorthum solani, Acyrthosiphon pisum und Myzus persicae Lösungen mit einem der Viren (100 μgml‐1) durch Parafilm© Membranen aufnehmen konnten. SbDV‐D wurde nur von A. solaniübertragen, SbDV‐Va20 nur von A. pisum und M. persicae.Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn einzelne Blattläuse Mikroinjektionen mit 2 ng Virus erhielten und anschließend an gesunden Pflanzen saugen konnten. Feinstrukturelle Untersuchungen von A. solani und M. persicae ergaben, daß SbDV‐D und SbDV‐Va20 spezifisch durch den Enddarm der Blattläuse aufgenommen wurden. Bei der Aufnahme durch den Enddarm wurde keine unterschiedliche Spezifität festgestellt; A. solani und M. persicae konnten SbDV‐D und SbDV‐Va20 durch Endo‐/Exocytose in die Leibeshöhle aufnehmen. Nach Injektion wurde SbDV bei Blattläusen nur in Assoziation mit den akzessorischen Speicheldrüsen (ASG) beobachtet, was auf eine hohe Gewebsspezifität hindeutet. SbDV‐D und SbDV‐Va20 zeigten in A. solani und M. persicae zwei unterschiedliche Reaktionen mit den ASG. SbDV‐D penetrierte die Basalmembran der ASG von A. solani, wurde in der Basalmembran von M. persicae jedoch in keinem Fall gefunden. Die Basalmembran der ASG fungierte bei M. persicae als Hindernis für eine Übertragung von SbDV‐D. SbDV‐Va20 penetrierte die Basalmembranen von A. solani und von M. persicae. SbDV‐Va20 wurde im ASG‐Cytoplasma von A. solani jedoch nicht festgestellt, was darauf hindeutet, daß das Basalplasmalemma als Übertragungshindernis fungierte. Unsere Beobachtungen zeigen, daß die Struktur des Hüllproteins, die Zusammensetzung der Basalmembranen der Blattläuse und die Zellwandbestandteile die Interaktionen zwischen Viren und Blattläusen beeinflussen, welche die SbDV‐Übertragung regulieren.