Zentralbl. Mikrobiol. 145 (1990), 439-443Gustav Fischer Verlag Jena

[Institut fur Phytopathologie Aschersleben der Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der Deutschen Demo­kratischen Republik)

Sameniibertragung des Chlorotischen Kirschenringflecken-Virus(prune dwarf virus) bei Schlehe (Prunus spinosa L.)

Seed Transmission of Prune Dwarf Virus in Blackthorn (Prunus spinosa L.)

H.-H. SCHIMANSKI und U. MEYER

Key words : Prune dwarf virus, blackthorn , virus transmission through seed

Summary

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) was used to evaluate the incidence of prune dwarf virus (POV)antigen in seed and seedlings derived from nine open-pollinated, spontaneously POV-infected blackthorn iPrunusspinosa L. ) shrubs. The incidence of POV antigen in seed lots gathered from the different seed source shrubs rangedbetween 93.6 and 100% . In seedling progenies arised from seeds harvested from four of those POV-infectedblackthorn shrubs , the rate of plants carrying POV antigen, however, was ascertained to be 0 % in three progeniesand 4.8% in one progeny. POV-infected blackthorn seedlings up to four leaf stage showed neither growthdepression nor any other disease symptoms.

Zusammenfassung

Samenproben, die von neun wildwac hsenden, spontan mit dem Chlorotisc hen Kirschenr ingflecken-Virus(prune dwarf virus, PDV) infizierten Strauchern der Schlehe (Prunus spinosa L. ) stammten, enthielten nachErgebnissen des DAS-ELISA zwischen 93,6 % und 100% PDV-Antigen-tragende Samen. Anzuchten von Sam­Iingsnachkommen aus Samen von vier dieser Schlehenstraucher erwiesen sich als PDV-Antigen-frei. In derSamlingsnachko rnrnenschaft eines weiteren Schlehenstrauches fanden sich 4,8 % POV-Antigen-tragend e Slimlinge.POV-infizierte Schlehensamlinge wiesen bis zum Vierblall-Stadium weder Wuchshemmungen noch irgendwelcheanderen Krankheitssymptome auf.

Die Schlehe (Prunus spinosa L. ) ist eine natiirliche Wirtsart des Chlorotischen Kirschenrin g­flecken- Virus (prune dwarf virus, rOV) (SCHIMANSKI et al. 1975; SWEET 1980) . Die Art undWeise der vertikalen Ubertragung des rov innerhalb dieser Species ist bisher unbekannt. Ausdiese m Grund e war zu prufen , ob das rov bei Schlehe mit dem Samen an die generativeNachkommenschaft infizierter Mutterpflanzen weitergege ben werden kann. Ein vorlaufigerBericht mit ersten Ergebni ssen aus dieser Untersuchung ist bereits veroffentlicht worden (SCHI­MANSKI 1989).

Material und Methoden

Als Ausgangsmaterial zur Priifung der Sameniibertragbarkeit des PDV dienten Samen und Samlingsnachkorn­menschaften von im Gebiet der Uckerrnark wildwachsenden, frei abgebliihten, gesunden und spontan mit dem POVinfizie rten Schlehenstrauchern. Der Virusstatus der Sarnenspenderstraucher war bereits aus friiheren Untersuchun­gen (SCHIMANSKI et al. 1975) bekannl. Das Vorhandensein bzw. Fehlen des PDV in den Schlehenstrauchern wurdesparer in Tests unter Verwendung des DAS-ELISA (CLARK und ADAMS 1977) bestatigt. Zugleich lieB sichnachweisen, daB samtliche in die Untersuchung einbezoge nen Schlehengeholze frei vom Nekrotischen Kirschen­ringflecken-Virus (Prunus necrotic ringspot virus, PNRV) waren.

440 H.-H. SCHI MANSKI und U. MEYER

Nach der Ernte wurden die von den einzelnen Samenspenderstrauchern erhaltenen Saatgutmengen in jeweilszwei Probengeteilt. Die Steinkerneder einen Teilprobewurden 3 Monate bei 4 °C trockengelagert. Danach erfolgtedie Testung auf Vorhandensein des PDV- und PNRV-Antigens mittels DAS-ELISA nach der bei SCHIMANSKI(1988) beschriebenen Methodik einzcln an intakten Samen nach vorherigem Entfernen des Endokarps. DieSteinkerneder anderen Saatgut-Teilprobewurdenvon Herbstbeginn bis zum Ende des Winters in einem ungeheiztenGewachshaus stratifiziert. Nachdem die Steinkerne geplatzt waren und die Samenkeimung begonnen hatte, wurdendie Keimlinge in mit dampfsterilisierter Erde gefiillte Aussaatschalen pikiert und im Warmhaus unter Zusatzbe­leuchtung angezogen. Die Priifung der auf diese Weise erhaltenen Schlehen-Keimpflanzen auf Vorhandensein desPDV- und PNRV-Antigens erfolgte einzelpflanzenweise im Zwei- bis Vierblattstadium mittels DAS-ELISA. Daspflanzenhomogenat fur die serologische Untersuchung wurde aus dem gesamten SproB der Keimpflanzen ein­schlieBlich Kotyledonen und Hypokotyl hergestellt. Die nach der Stratifikation ungekeimt gebliebenen Samenwurden mittels des DAS-ELISA ebenfalls auf Vorhandensein des PDV- und PNRV-Antigens untersucht. DiePositiv- und Negativkontrollen des ELISA wurden aus gefriergetrockneten Praparaten von Bliitenknospen PDV­befallener und virusfreier Baume der SiiBkirschensorten .Nadino' und ,Querfurter Konigskirsche: und PNRV­befallener Baume der SiiBkirschensorte ,Vernon' hergestellt. Die zur Auswertung der ELlSA-Resultate erforderli­chen Schwellenwerte wurden jedoch iiber eine Homogenitatsprufung aus den Extinktionswerten der Samen- undSamlingsstichproben heraus ermittelt.

Ergebnisse

Die Ergebnisse der PDV-Testung an von 10 genet isch verschiedenen gesunden und PDV­infizierten Schlehenstrauchern stammenden Samenproben aus zwei Erntejahren sind in Tabelle 1zusammengefaBt. Danach lieB sich das PDV-Antigen in den untersuchten Saatgutproben beieinem uberras chend hohen Anteil der Samen nachweisen. Das PNRV wurde in keinem dergetesteten Samen gefunden .

Tabelle 2 gibt die Werte flir Keimfahigkeit bzw. Feldaufgang des Saatgutes PDV-infizierterSchlehen -Sarnenspenderstraucher wieder. Setzt man die Daten aus dieser Tabelle zu denjenigender Tabellen 1 und 3 in Beziehung, wird deutlich , daB das PDV offenbar keinen wesentlichenEintluB auf die Keimfahigkeit von Schlehensamen ausiibt .

Die Resultate der Testung von nach Beendigung der Stratifikation ungekeimt gebliebenenSamen und aus der gleichen Saatgutprobe aufgewachsenen Samlingsnachk ommenschaften vonfiinf der PDV-infizierten Schlehenstraucher sind in Tabelle 3 dargestellt. Es zeigte sich , daB bei 4der 5 untersuchten Samlingsnachkommenschaften kein PDV-Antigen mehr in den Keimptlanzennachzuweisen war, obwohl zwischen 93,6 % und 100 % der unstratifizi erten Samen der entspre­chenden Saatgutproben positive Reakt ionen im PDV-ELISA ergeben hatten und das PDV­Antigen auch in allen nach StratifikationsabschluB ungeke imt gebliebenen Samen festge stelltwerden konnte . Lediglich eine Samlingsnachkomrnen schaft wies mit 4 ,8 % einen geringen Antei lKeimptlanzen mit positiver PDV-ELISA-Reakt ion auf.

Diskussion

Die Samen iibertragungsrate des PDV bei Schlehe liegt mit 0 % bzw. 4,8 % im Bereich der vonanderen Arten der Gattung Prunus bekannten, niedrigen Werte. So weist das PDV bei Ptlaume(Prunus domestica L.) cin AusmaBder Sameniibertragung von 1,4 % auf (SCHIMANSKI 1971), beiMyrobalane (Prunus cerasifera EHRH .) ein solches von 0 % bzw. 1,9 % (SCHIMANSKI und FUNK1972). Die geringe Sameniibertragungsrate des PDV bei Schlehe ist somit eine weitere Stiitze derHypothese, daB das Ausmaf der Samenubertragung eines Kirschenringtlccken- Virus von dersystematischen Stellung der Wirtsart innerhalb der Untcrfamilie Prunoidcae abhangt (SCHIMANSKI1969).

Das PDV, obschon poten tiell polleniibertragbar (FULTON 1981), breitct sich in Ptlaumenbe­standen nicht oder nur schr langsam aus (THOMAS und HILDEBRAND 1936; VERDEREVSKAJA undMARINESKU 1985). Bei Schlehe als einer der Elternarten der allopol yploiden HybridspeciesPtlaume [zusammenfassende Darstellungen bei JOHANSSON und OLDEN (1962) sowie MURAWSKI

Sameniibertragung bei Prunus spinosa L. 441

Tabelle I. Nachweis des POY-Antigens in Sarnen von POY-infi zierten und POY-freien Schlehenstrauchern .

Tab le I . Evidence of prune dwarf virus ant igen in seeds derived from virus-infected and virus-free blackthornshrubs.

Samenspenderstrauch Anzahl Samcn mit positiver PDY-ELlSA-Reaktion

1987 1988

Bezeichnung Yirusstatus absolut relativ absolut relativ

8 POY-befallen x 47/ 50 94 ,0 %18 POY-befallen x 108/109 99 ,1 %19 POY-befallen 171/177* 96,6'1"0 134/ 14 1 95,0 %20 POY-befa llen 2431244 99 ,6 % 152/152 100,0 %21 POY-befallen 112/112 100 ,0 % x23 PDY-befallen 2131213 100,0 % x32 POY-befallen 63/64 98,4 % x39a POY-befallen x 36/ 36 100,0 %40 POY-befallen x 131/140 93 ,6 %38 POY-frei 32/ 68 47 , 1% x

* Anzahl Samen mit positiver ELlSA-Reaktion/ Anzahl untersuchter Samen.x Nicht untersucht (kein Fruchtbehang) .

Tabelle 2. Keirnfahigkeit bzw. Feldaufgang des Saatgutes (Ernte 1988) von POY-befa llenen Schlehen-Samenspen­derstrauchern.Tab le 2 . Germination abil ity and field emergence of seeds ( 1988 crop) derived from PDY-infested blackthorn sheedshrubs.

Samen- Anzah l zur davon nach der Stratifikation mitspender- Stratifikationstrauch eingeschic hteter unentwickel ten oder nicht gekeim ten gekeimten und

Steinkerne verpilz ten Samen Samen aufgelaufenen Samen

absolut relativ absolut relativ absolut relativ

8 125 66 52,8 % 30 24 ,0 % 29 23,2 %18 4 19 314 75,0 % 55 13,1 % 50 11,9 %20 289 187 64 ,7 % 60 20,8 % 42 14,5 %39a 53 39 73,6 % 0 0 % 14 26,4 %40 225 150 66,7 % 30 13,3 % 45 20,0 %

(1970) J durfte ein weitgehend ahnliches Verhalten zu erwarten sein. Urn so uberrasc hender ist derin der vorliegenden Untersuchung gefundene hohe AnteilPOV-Antigen-tragender Samen in dervon einem POV- und PNRV-freien Schlehenstrauch erhaltenen Saatgutprobe, der wohl kaumanders als mit einer Pollenubertragung des Virus erklart werden kann.

Auf Oifferenzen in der Haufigkeit von POV-Antigen im Saatgut und aus der gleichenSaatgutpartie aufgewachsenen Keim- bzw. Jungpflanzen bei Arten aus den RosaceengattungenCerasus und Prunus ist bereits mehrfach hingewiesen worden (MINK und AICHELE 1984;SCHIMANSKI et al. 1988). Oer Grund fur diesen Unterschied ist nicht bekannt. Ais Erklarungs­rnoglichkeit bieten sich Oifferenzen in der Keimfahigkeit von virustragenden und virusfreienSamen (SCHIMANSKI und MEY ER 1989) an. Oer offensichtlich minimale EinfluBdes POV auf dieKeimfahigkeit von Schlehensamen laBteinen solchen Interpretationsversuch jedoch sehr fraglicherscheinen. Wahrscheinlicher durfte die Annahme sein, daB wahrend der Stratifikation desSaatgutes und der nachfolgenden Samenkeimung ein Abbau des im Samen vorhandenen Virus

442 H.-H. SCHIMANSKI und U. MEY ER

Tabelle 3. PDV-Antigen-Hiiufigkeit in Samen und Samlingen PDV-infizierter Schlehen-Samenspenderstriiuchernach der Saatgut-Stratifikation (Saatgut Ernte 1988).

Table 3. Incidence of prune dwarf virus antigen in seeds and seedlings derived from virus-infected blackthorn seedshrubs after seed stratification (1988 crop).

Sarnenspender- Nach der Stratifikation Aus stratifizierter Saatstrauch ungekeimt gebliebene Samen aufgelaufene Samlinge

mit positiver PDV-ELlSA-Reaktion

absolut relativ absolut relativ

8 30/30* 100 % 0/29** 0 %18 55/55 100 % 0/50 0 %20 59/60 98,3 % 2/42 4,8%39a 0/ 0 011 4 0 %40 30/30 100 % 0/45 0 %

*, ** Anzahl Samen bzw. Siimlinge mit positiver PDV-ELlSA-Reaktion/Anzahl untersuchter Samen bzw.Samlinge.

erfolgt [zusammenfassende Oarstellung bei MATTHEWS (1970 )], der sich in einem fast voll igenoder vollstandigen Fehlen serologisch nachweisbaren POV-Antigens in der Samlingsnachkorn­menschaft auBert. Ob das POV vollstandig eliminiert wird oder in seiner Konzentration zunachstnur unter die Nachweisschwelle absinkt , urn mit zunehmendem Lebensalter der Samlinge wiederin Mengenbereiche aufzusteigen, die serodiagnostisch faBbar sind, bleibt ungeklart,

Da nk sagung

Fiir gewissenhafte technische Assistenz haben wir den Agraringenieuren UTE ROGGENBOCK, STEFFI WINTERund ANDREA ECKE sowie der Biologielaborantin EDITH POHL zu danken.

Literatur

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Anschrift der Verfasser: Dr. H.-H. SCHIMANSKI und Dr. U. MEY ER, Institut fur Phytopathologie Aschersleben derAkademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR, Theodor-Roemer-Weg, Aschersleben, DDR- 4320.

Zentralbl. Mikrobiol. 145 (1990), 443-444Gustav Fischer Verlag Jena

Buchbesprechungen

BIRGE, E. A.: Bacterial and Bacteriophage Genetics. Springers Series in Microbiology. Springer-Verlag, NewYork-Berlin-Heidelberg-London-Paris-Tokyo 1988, 2nd Edition. 470 Seiten, 150 Abb., zahlreiche Tabellen,Preis: 78,- DM. ISBN 3-540-96696-x.

Das bakteriengenetische Lehrbuch von E. A. BIRG E (I. Auflage 1981) ist im Juni 1988 in 2. Auflageerschienen. Die tiber das Buch mittlerweise erschienenen Gutachten bringen eine hohe Wertschatzung zumAusdruck, der ich mich in dieser (bezogen auf das Erscheinungsjahr des Werkes) spaten Rezension uneingeschranktanschlieBen kann.

Die neu eingefugtcn Kapitel 2 (Genetic Processes and Procedures) und Kapitel 10 (Other Plasmids and OtherConjugation Systems) tragen zweifellos dazu bei, wesentliche Liicken im urspriinglichen Text zu schlieBen. Daserste Kapitel (Procaryote Molecular Biology) ist durch den Bezug auf Hefe als einfaches eukaryontisches Modellwesentlich anschaulicher geworden. Obcrhaupt macht es Freude in dem Buch zu lesen, weil aus dem Text undseiner Anlage das groBe Bemiihen des Autors sowohl um Anschaulichkeit als auch um die Vermittlung authentischerDetails erkennbar wird und gute Illustrationen die Ubersicht fur den Leser erleichtern.

Obwohl nur ausnahmsweise nicht von Escherichia coli und seinen Phagen die Rede ist, wird der Leser in denKapiteln 5 (The Genetics of Other Intemperate Bacteriophages) oder Kapitel 14 (Applying Bacterial GeneticPrinciples) in solchem Umfang iiber andere bakterielle Systeme informiert, daB er herausragende Besonderheitenerkennen kann. Die kapitelweise angefuhrte Spezialliteratur konzentriert sich auf klassische und aktuelle Literaturund trifft iiberwiegend eine gute Auswahl.

Diesem Buch ware (und nach dem unbcfriedigenden Versuch zur I . Auflagc erst recht) seine Ubersetzung insDeutsche zu wiinschen, damit es Studierenden und lnteressenten in beiden Sprachenempfohlen werden kann.

J. HOFEM EISTER, Gatersleben