Some properties of an unusual isolate of potato virus S

Summary An isolate confirmed as potato virus S (PVS) discovered during routine quarantine testing of potato material from the Netherlands (breeders line No CE 7260/ 12) produced unusual symptoms when inoculated on to the test plantsChenopodium quinoa, C. amaranticolor andC. rubrum. After fifteen days the upper uninoculated leaves ofC. quinoa developed systemic chlorosis followed by necrosis and death.C. amaranticolor andC. rubrum produced similar symptoms but took ca. 7 days longer. A Scottish isolate produced local lesions only. ELISA tests showed that it reached higher concentrations in potatoes than the Scottish isolate and when graft-inoculated onto cvs. Pentland Javelin and Epicure it produced marked symptoms while none were seen with the Scottish isolate. It also differed in its thermal inactivation and dilution end points while causing earlier senescence. The discovery of what seems to be a Peruvian isolate of PVS in a breeders line is discussed.

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Zusammenfassung Ein im Rahmen routinem?ssiger Quarant?netests von Knollenmaterial beim Britischen Nationalen Quarant?neverband (UK National Potato Quarantine Unit, Agricultural Scientific Services, Edinburgh) in einer Züchtungslinie (CE 7260/12) entdecktes Isolat des Kartoffelvirus S (PVS (CE)) rief ungew?hnliche Symptome hervor, wenn es auf eine Reihe von Testpflanzen inokuliert wurde. Verglichen wurde mit einem schottischen PVS-Isolat (O) von der Sorte Orion. Wenn beide Isolate auf die in Tabelle 1 gezeigten Testpflanzen inokuliert wurden, differenziertenChenopodium amaranticolor, C. rubrum, C. quinoa und weniger h?ufig auchNicotiana debneyii zwischen den beiden Isolaten. Alle Testpflanzen wurden mit serologischen Methoden und Wiedergewinnungs-Inokulation mitC. quinoa als Indikatorpflanze auf Anwesenheit von Viren untersucht. Die deutlichsten Symptome traten beiC. amaranticolor undC. quinoa auf. W?hrend PVS (O) lokale L?sionen auf den inokulierten Bl?ttern hervorrief, ergab sich bei PVS (CE) eine deutliche systematische Reaktion mit anschliessender Nekrose und Absterben der oberen Bl?tter (Abb. 1, 2 und 3). Die Einstufung der Isolate als PVS wurde durch Pr?munit?ts-Reaktion, serologische Reaktion und die Partikell?nge abgesichert.Pr?munit?ts-Test. Tabelle 2 zeigt, dass vorherige Inokulation vonN. debneyii mit PVS (CE) (ohne systemische Symptome) ein gewisses Mass an Schutz gew?hrte, wenn mit PVS (O) (mit sichtbaren systemischen Reaktionen) superinokuliert wurde.N. debneyii zeigte sich als Indikatorpflanze variabel, aber bei Verwendung vonC. quinoa (Tab. 3) erfolgte totaler Schutz, wodurch die Verwandschaft beider Isolate demonstriert wird.Serologie. Bei einfachen Chloroplasten- und Latex-Agglutinationstest reagierte jedes Isolat stark mit seinem heterogenen Antiserum; Kreuz-Absorbtionsversuche zeigten eine nahe Verwandtschaft zwischen beiden. ELISA-Tests ergaben, dass PVS (CE) in Kartoffeln h?here Konzentrationen erreichte als PVS (O). Partikelmessung. Es ergaben sich keine Unterschiede in der Partikelgr?sse beider Isolate, wenn sie (a) mit der ‘leaf dip’-und (b) mit der ‘antiserum-coated grid’-Methode (Gitternetz des Objekttr?gers (a) ohne und (b) mit Antiserumfilm-Beschichtung) elektronenmikroskopisch verglichen wurden (Abb. 4). In Pfropfversuchen produzierte PVS (CE) deutliche Symptome in den Sorten Pentland Javelin und Epicure; obwohl and der Sorte King Edward keine Symptome sichtbar wurden, waren alle drei 2–3 Wochen früher seneszent als mit PVS (O) gepfropfte Pflanzen. Verbreitung durch Blattkontakt liess sich nicht demonstrieren, wenn infizierte Kartoffeln neben gesunden Pflanzen aufwuchsen. InC. quinoa konnte dagegen Ausbreitung festgestellt werden. Bemerkenswert ist, dass ein anscheinend peruanisches Isolat eines Kartoffelvirus in einer europ?ischen Züchtungslinie entdeckt werden konnte. Das deutet darauf hin, dass sich in letzter Zeit südamerikanische Viren und Isolate mehr ausbreiteten als bisher angenommen. Dieser Befund würde rigorosere Test- und Quarant?nemassnahmen rechtfertigen.

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Résumé Un isolat aberrant de virus S de la pomme de terre (PVS-CE) issu d'une lignée hybride (CE 7260/ 12) a été découvert au cours d'un contr?le de routine lors de la mise en quarantaine, sur des pommes de terre provenant de l'U.K. National Potato Quarantaine, Agricultural Scientific Services, Edinburgh; celui-ci provoque des sympt?mes inhabituels lorsqu'il est inoculé à une gamme de plantes-tests. Des comparaisons ont été faites avec un isolat écossais de PVS (O) issu de la variété Orion. Les plantes-tests mentionnées dans le tableau 1:Chenopodium amaranticolor, C. rubrum, C. quinoa etN. debneyii (de fa?on moins évidente) ont permis de différencier les deux isolats. Toutes les plantes ont été contr?lées sérologiquement et surC. quinoa. Les sympt?mes les plus marqués ont été observés surC. amaranticolor etC. quinoa; tandis que PVS (O) donnait des lésions locales sur la feuille d'inoculation, PVS (CE) produisait une chlorose systémique prononcée suivie par la nécrose et la mort des feuilles du sommet de la plante (fig. 1, 2 et 3). Cet isolat montrait les caractéristiques du virus S au niveau de la protection croisée, des réactions sérologiques et de la taille des particules. Protection croisée. Le tableau 2 montre qu'un certain degré de protection est conféré aux plantes deN. debneyii inoculées préalablement avec PVS (CE), qui ne produit pas de réaction systémique, quand ces plantes sont réinoculées avec PVS (O), qui produit une réaction systémique visible. Toutefois,N. debneyii donne des réactions variables. QuandC. quinoa est utilisé (tableau 3) une protection totale est induite chez les plantes, démontrant la relation entre les deux isolats. Sérologie. Avec le test simple d'agglutination chloroplastes et latex chaque isolat réagit fortement avec l'antisérum hétérologue et l'expérience de croisement montre qu'ils sont étroitement liés. Le test ELISA montre que PVS (CE) a une concentration plus élevée dans la pomme de terre que PVS (O). Mensuration des particules. Aucune différence n'a été observée entre les tailles des particules des deux isolats, comme trouvé à l'aide des deux méthodes utilisées, en ce cas la ‘leaf dip method’ en comparaison avec la ‘antiserumcoated grid method’ (fig. 4). Dans les expériences de greffage, PVS (CE) a produit des sympt?mes prononcés sur Pentland Javelin et Epicure et aucun sympt?me sur King Edward; les plantes de ces trois variétés sont devenues senescentes 2 à 3 semaines plus t?t que celles inoculées avec des greffons infectés par PVS (O). La transmission du virus par contact foliaire entre plantes saines et infectées n'a pu être démontrée chez la pomme de terre mais a été détecté chezC. quinoa. Il est vraisemblable qu'une souche péruvienne du virus a été découverte dans une lignée hybride européenne. Cela pourrrait impliquer une extension des virus Sud-Américains plus importante qu'on ne le croyait jusqu'ici et justifierait plus de rigueur dans les contr?les et les procédés de mise en quarantaine.

     

Spread of potato virus S

Summary An experiment withEersteling (originally freed by meristem culture from PVX and PVS) andAlpha plants has been carried out in the field to study the spread of potato virus S. It was shown that depending on virus isolate, in a crop containing approximately 10% of plants with secondary infection, the primary infection inEersteling could rise to 56–76%, whereas that percentage inAlpha plants rose to 2–28 only. From the pattern of infected plants in was concluded that under field conditions in the Netherlands potato virus S is probably transmitted by contact.     

Elimination by chemotherapy of potato virus S from potato plants grown in vitro

Summary Potato virus S was eliminated from systemically infected stem cuttings of five potato cultivars after three passages in nutrient media containing 0.003% of the synthetic riboside ribavirin (Virazole). Treatment effects could be detected after only two passages which also revealed differences in cultivar response. Treated plants transferred to ribavirin-free culture media and to soil remained PVS-free. This simple method is less time-consuming than the usual meristem (axillary) tip culture procedures combined with chemotherapy or heat treatment.     

Detection of potato virus M and potato virus S on test plants

Summary The influence of environment and virus isolate on PVM detection on eight plant species and PVS detection on six plants species was investigated.Lycopersicon chilense was the most reliable test plant for PVM andChenopodium quinoa for PVS. In both cases 12–24 days were required for the symptoms to appear. The most rapid development of PVM symptoms resulted from inoculation onPhaseolus vulgaris Red Kidney (4–8 days) and of PVS symptoms on detached leaves ofSolanum demissum Y (6–8 days). The detectability of the viruses on these test plants was, however, lower than onL. chilense andC. quinoa.

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Zusammenfassung An 8 bzw. 6 Pflanzenarten wurde die Reaktion auf eine Inokulation mit dem Kartoffel-M-virus (PVM) bzw. dem Kartoffel-S-virus (PVS) untersucht. Die Symptome sind in Tabelle 1 beschrieben. Untersuchungen, die in 3 temperaturkonstanten R?umen (16, 22 und 28°C) durchgeführt wurden, ergaben, dass unabh?ngig von der Temperatur nach Inokulation mit PVM aufLycopersicon chilense undSolanum rostratum Symptome auftraten, nach Inokulation mit PVS aufChenopodium quinoa, L. chilense undS. rostratum (Tabelle 2). Tests, die im Winter und im Sommer mit 12 Isolaten des PVM und 8 Isolaten des PVS durchgeführt wurden, ergaben, dass sich aufL. chilense undS. rostratum für PVM und aufC. quinoa für PVS unabh?ngig von der Jahreszeit und vom Virusisolat Symptome bildeten (Tabelle 3). Die am besten geeigneten Testpflanzen warenL. chilense für PVM undC. quinoa für PVS. Insgesamt wurden 200 Versuche zu verschiedenen Zeiten des Jahres durchgeführt (Tabelle 4). Jedoch, die vielleicht am besten geeignete Testpflanze für PVM istPhaseolus vulgaris Red Kidney und für PVS sind es abgeschnittene Bl?tter vonSolanum demissum Y, da die Symptome bereits wenige Tage nach der Inokulation mit allen getesteten Virusisolaten auftreten. Die Schwierigkeit bei der Verwendung dieser Testpflanzen ergibt sich aus der sehr starken Abh?ngigkeit der Symptomausbildung von den Versuchsbedingungen.

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Résumé La réaction au virus M et au virus S, respectivement de 8 et 6 espèces de plante, a été étudiée. Les sympt?mes qui sont apparus sur les plantestests, inoculées avec le virus M et avec le virus S, sont décrits dans le tableau 1. Des expériences conduites dans trois chambres à température contr?lée (16, 22 et 28°C) ont montré, qu'indépendamment de la température, le virus M produisait des sympt?mes surLycopersicon chilense etSolanum rostratum, et le virus S surChenopodium quinoa, L. chilense etS. rostratum (tableau 2). Des tests réalisés en hiver et en été avec 12 isolats de virus M et 8 isolats de virus S ont montré que les plantes-tests qui manifestaient chaque fois des sympt?mes, indépendamment de l'isolat utilisé, étaientL. chilense etS. rostratum pour le virus M, etC. quinoa pour le virus S (tableau 3). Deux cents tests réalisés sur la pomme de terre à différentes époques de l'année ont montré queL. chilense pour le virus M etC. quinoa pour le virus S étaient les plantes-tests les plus s?res (tableau 4). Toutefois, la plante-test la plus prometteuse est peut-être pour la détection du virus M,Phaseolus vulgaris Red Kidney; et pour la détection du virus S, les feuilles deSolanum demissum Y, car les sympt?mes étaient apparus quelques jours seulement après l'inoculation, quel que soit l'isolat testé. La difficulté d'utiliser ces plantestests réside dans le fait que le développement des sympt?mes est hautement dépendant des condition d'environnement.

     

Reinfection of potato seed stocks with potato virus S and potato virus X in Wisconsin

Reinfection of potato seed stocks with the potato viruses S (PVS) and X (PVX) varied with cultivar, virus, and grower. Rapid recontamination was observed for the cultivars Norgold Russet and Ontario with PVS and for the cultivars LaChipper, Norchip, and Norgold Russet with PVX. Recontamination was low for the cultivars LaChipper and Monona with PVS and for the cultivars Kennebec, Monona, Norland, and Superior with PVX. Survey results suggest that PVS and/or PVX can be eliminated from cultivars which appear to possess field resistance to infection, but that further evaluation of cultivars which are very susceptible to reinfection will be necessary.     

Use ofNicotiana debneyi to detect viruses S,X and Y in potato seed stocks and relative susceptibility of six common varieties to potato virus S

Summary Nicotiana debneyi Domin. proved a reliable test plant for potato viruses S, X, and Y. Test plants with several leaves 6 cm long, were dusted with carborundum and rubbed with potato leaf sap, or with raw surfaces of cut tubers. The plants were then held at 20°C under approximately 250 ft cd light intensity on a 16–18 h photoperiod. Each of the 3 viruses, or X and Y combined, could be distinguished, but symptoms of S were obscured by those of X or Y. At two elite seed farms, virus S spread into virus-free stocks of the varietyNetted Gem. but little intoKatahdin. In greenhouse tests, 3 older varieties,Green Mountain, Irish Cobbler andNetted Gem, as a group, were more susceptible to PVS, when inoculated with infective sap, than the newer varieties,Katahdin, Kennebec andSebago.     

Eradication of potato virus Y and S from potato by chemotherapy of cultured axillary bud tips

Ribavirin (virazole) treatment of cultured axillary bud tips (3-4 mm) was tested as a method of eradicating potato virus Y (PVY) and potato virus S (PVS) from two potato cultivars, Norchip and Desiree. Ribavirin treatment was phytotoxic at all concentrations tested, but cultivars treated at 5 mg/1 were visually similar to the nontreated control cultures after 20 weeks. The buds treated with ribavirin at 20 mg/1 had a survival rate of only 30–40%. Virus assays indicated that 2,74,82, and 89% of the plants were free of PVY, and 1, 71, 83 and 90% were free of PVS, 20 weeks following treatment with 0, 5, 10, and 20 mg/1, respectively. Virus assays indicated that 2, 74, 82, 89% of the plants were free of PVY, and 1, 71, 83 and 90% were free of PVS, 20 weeks following treatment with 0, 5, 10, and 20 mg/1 ribavirin treatment respectively for cultivar Norchip. Desiree cultivar assayed 2, 69, 80 and 86% free of PVY and 2, 74, 85 and 93% free of PVS, 20 weeks following treatment with 0, 5, 10, and 20 mg/1 ribavirin treatment respectively.     

Reaction of potato varieties toPotato mop-top virus infection in the andes

The unexpected detection ofPotato mop-top virus (PMTV) in potatoes growing at several locations in the U.S.A. and Canada in 2002 has led to the realization that this soil-borne virus may be widespread throughout the potato-producing regions of both countries. A lack of information concerning the response of U.S. cultivars to PMTV infection caused us to examine the effects of PMTV on field-grown plants at three locations in the Peruvian Andes where the virus and its fungal vector,Spongospora subterranea, are endemic. All 21 U.S. cultivars tested proved susceptible to PMTV infection, especially at La Victoria where the overall incidence of both PMTV and powdery scab was high. Symptom expression in the foliage proved to be an unreliable indicator of virus infection, and thus, more reliable serological (NCM-ELISA) and nucleic acid-based techniques (NASH and RT-PCR) were used to monitor tuber tissue for the presence of PMTV. As much as 25% of field-grown tubers of cvs Kennebec, Monona, and Norland were infected with PMTV, but no correlation between virus infection and either the incidence or severity of powdery scab for any variety was apparent. Although PMTV infection did not result in the appearance of spraing or other internal necrotic reactions resembling those reported from many North American and European locations, a disproportionate proportion of infected tubers did exhibit a reticulate surface cracking. In hydroponic culture, the proportion of cracked tubers increased dramatically when the nutrient solution was seeded with virus-infestedS. subterranea. Comparatively few tubers of cvs Monona and Russet Burbank exhibited this surface cracking, suggesting that these two varieties may be somewhat tolerant to PMTV infection.     

SymptomlessLycopersicon host plants for potato virus S

Lycopersicon glandulosum Muller,L., hirsutum Hum. et Bonpl.,L. humboldtii Dun.,L. peruvianum L. Mill.,L. pimpinellifolium Jusl. Mill.,L. pyriforme Dun.,L. racemiflorum Dun.,L. racemigerum Lange andL. esculentum Mill. cv. Red Cherry were mechanically inoculated with four strains of potato virus S (PVS), but onlyL. glandulosum, L. hirsutum, andL. peruvianum were susceptible. The inoculated plants were all sumptomless. The presence of PVS was demonstrated withChenopodium album L. and by serological tests. PVS was not transmitted through seeds of infectedLycopersicon plants.     

Resistance to virus S in the potato

On the basis of data from 18 crosses, resistance to potato virus S of the type encountered in Saco potato, segregated as an homozygous recessive. Neither Saco nor seedlings found to be resistant in greenhouse tests became infected when grown in the field and brushed with PVS-infected haulms. Meanwhile, susceptible seedlings from a cross segregating resistant and susceptible became infected in both greenhouse and field as readily as did seedlings from a cross producing only susceptibles. Resistance to PVS segregated independently of resistance to PVX.