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Lily Mottle Virus lt de gt SystematikKlassifikation VirenRealm Riboviria 1 Reich Orthornavirae 1 Phylum Pisuviricota 1 Klasse Stelpaviricetes 1 Ordnung Patatavirales 1 Familie PotyviridaeGattung PotyvirusArt Lily Mottle VirusTaxonomische MerkmaleGenom ssRNA linearBaltimore Gruppe 4Symmetrie helikalHulle keineWissenschaftlicher NameLily Mottle VirusKurzbezeichnungLMoVLinksNCBI Taxonomy 32624ICTV Taxon History 201854634Das Lily Mottle Virus LMoV oder LiMV selten als Lilienscheckungsvirus bezeichnet ist ein Pflanzenvirus der Virusfamilie Potyviridae das bei Pflanzen aus der Familie der Liliengewachse Liliaceae zu symptomlosen bis milden Erkrankungen einzelner Pflanzenteile fuhrt Eine haufig vorkommende gleichzeitige Infektion mit anderen Pflanzenviren die alleine nur milde oder keine Erkrankungen hervorrufen kann jedoch ein Absterben der gesamten Pflanze verursachen Diese Koinfektion fuhrt zu erheblichen Ernteschaden beim Lilienanbau und ist daher von grosser wirtschaftlicher Bedeutung Das Lily Mottle Virus wird durch Blattlause und bei der vegetativen Vermehrung durch Spaltung der Lilienzwiebel im Gartenbau verbreitet Das LMoV galt als synonyme Bezeichnung eines bei Lilien auftretenden Subtyps des Tulip breaking Virus TBV das jedoch seit 2005 als nahe verwandte aber eigenstandige Virusart der Gattung Potyvirus eingestuft wird Inhaltsverzeichnis 1 Entdeckung 2 Virusaufbau 2 1 Morphologie 2 2 Genom 2 3 Virusproteine und Replikation 3 Systematik 4 Infektion und Erkrankung durch LMoV 5 Ubertragung und Verbreitung 5 1 Ubertragung 5 2 Verbreitung 6 Infektionsverhutung 7 Quellen 7 1 Literatur 7 2 Einzelnachweise 8 WeblinksEntdeckung BearbeitenDie Symptome der von LMoV verursachten Pflanzenkrankheit waren bereits im 19 Jahrhundert bekannt Erst 1944 gelang es P Brierley und F F Smith durch Infektionsexperimente an mehreren Tulpen und Lilienarten eine Koinfektion mit zwei Viren als Ursache nachzuweisen 2 Bei mehreren in den USA angebauten Lilienarten Lilium auratum L speciosum L longiflorum die streifige Aufhellungen Chlorosen oder einzelne nekrotische Flecken auf den Blattern aufwiesen konnten sie das Lily symptomless Virus LSV Ordnung Tymovirales Betaflexiviridae Carlavirus nachweisen das stets mit dem Gurkenmosaikvirus oder dem Lily Mottle Virus gleichzeitig vorlag 3 Sie konnten auch zeigen dass alle drei Viren durch Blattlause der Art Aphis gossypii ubertragen werden Virusaufbau BearbeitenMorphologie Bearbeiten nbsp Schematischer Aufbau des LMoV Kapsids Ausschnitt mit acht Helixwindungen Konservierte Bereiche des Kapsidproteins grau N Terminus blau und C Terminus rot Virusteilchen Virionen des Lily Mottle Virus bestehen aus einem fadenformigen Kapsid mit helikaler Symmetrie in das eine einzelstrangige RNA als Genom verpackt ist eine Virushulle ist nicht vorhanden 4 Das Kapsid ist 13 nm dick und etwa 740 nm lang Die Lange des Kapsids nimmt bei Anwesenheit zweiwertiger Kationen besonders Calcium Ionen in der Praparation zu und nach deren Bindung durch Zugabe von EDTA ab Die einzelnen Kapsomere aus denen das Kapsid zusammengesetzt ist benotigen fur eine Helixwindung eine Ganghohe von 3 4 nm Diese Ganghohe ist im Vergleich zu Viren mit starren Stabchen und vergleichbarem Aufbau z B dem Tabakmosaikvirus relativ gross und ermoglicht die Flexibilitat und Biegungsfahigkeit der LMoV Kapside Fur eine Windung werden 7 7 Kapsomere benotigt so dass das ganze Kapsid aus etwa 1700 Kapsomeren zusammengesetzt ist 5 Die einzelnen Kapsomere bestehen aus nur einem Molekul des LMoV Kapsidproteins CP coat capsid protein mit einer Lange von 274 Aminosauren 33 kDa Das CP ist mehrfach so gefaltet dass N und C Terminus nach aussen zeigen Diese ausseren Enden des Kapsidproteins sind sehr variabel Der vorragende N Terminus bestimmt uberwiegend die spezifische Anheftung an die Wirtszelle und ermoglicht die serologische Unterscheidung verschiedener Virusisolate Die innerhalb der verschiedenen Mitglieder der Potyviridae sehr konservierten Abschnitte in der Mitte des CP 216 Aminosauren zeigen im Kapsid nach innen und wechselwirken mit der viralen RNA 6 Die Virionen sind gegenuber Ethanol stabil und verlieren im Pflanzensaft erst nach 10 Minuten bei 65 70 C ihre Infektiositat 2 Das LMoV hat eine Dichte von 1 31 g ml in der Dichtegradientenzentrifugation Casiumchlorid und eine Sedimentationsgeschwindigkeit von 137 bis 160 S 7 Genom Bearbeiten Als Genom besitzt das LMoV eine lineare einzelstrangige RNA mit positiver Polaritat ssRNA und einer Lange von 9644 Nukleotiden Ein virales Protein VPg ist kovalent an das 5 Ende der RNA gebunden Wie bei zellularen messenger RNAs befindet sich am 3 Ende des Virusgenoms ein Poly A Schwanz von 20 bis 160 Adenosinen Zwischen den beiden nicht codierenden Enden NCR non coding region liegt ein Offener Leserahmen ORF der fur ein 3095 Aminosauren grosses Polyprotein codiert Dieses Polyprotein wird durch Proteasen schon wahrend der Translation in die einzelnen Virusproteine gespalten nbsp Genomorganisation des LMoV P1 protease 1 HC helper component P3 protease 3 CI cylindrical inclusions protein VPg genomic virus protein Pro protease NI nuclear inclusions protein CP capsid coat protein Die Schnittstellen der Proteasen sind als Keile eingezeichnet In der 5 NCR von Potyviren wurde eine IRES Struktur vermutet da die Translation ohne eine 5 Cap Struktur eingeleitet wird 8 Weder besitzt das LMoV eine Cap Struktur noch konnte aus Sequenzdaten eine IRES bestatigt werden Das an die 5 NCR gebundene VPg Protein dient moglicherweise als Primer fur die RNA Polymerase zur Vervielfaltigung der RNA Das VPg anderer Potyviren interagiert aber zusatzlich direkt mit den Translations Initiationsfaktoren eIF4E und eIFiso4E 9 Dies konnte einen bisher nicht naher charakterisierten Cap und IRES unabhangigen Translationsweg darstellen 10 Virusproteine und Replikation Bearbeiten Das Virus gelangt nach der Infektion uber die Leitbundel in die Pflanze und wird von den Zellen durch Membranblaschen Endozytose aufgenommen Im Zytoplasma zerfallt das Kapsid und die RNA wird freigesetzt Die virale RNA kann zusatzlich sehr effektiv uber infizierte Nachbarzellen durch Zellkontaktstellen Plasmodesmen in die Zelle gelangen Dieser direkte Transport nackter infektioser RNA wird durch mehrere Virusproteine gesteuert unter anderem dem sogenannten HC helper component die einen sogenannten Movement Complex bilden Wie bei allen ssRNA Viren wird die aufgenommene RNA zuerst an den Ribosomen in Protein translatiert da fur die Vermehrung der RNA mindestens eine Kopie der viralen RNA abhangigen RNA Polymerase benotigt wird Nachdem diese mehrere Kopien der viralen RNA synthetisiert hat werden die LMoV Proteine in grossen Mengen produziert Diese ballen sich an den Syntheseorten des Viroplasmas zu morphologisch sichtbaren Einschlusskorperchen inclusion bodies zusammen Diese Einschlusskorperchen haben bei der Infektion mit LMoV im Zytoplasma eine charakteristische zylindrische bis spiralartige Form jenes Virusprotein das uberwiegend diese Zylinder bildet wird daher auch als CI cylindrical inclusion bezeichnet Im Zellkern bilden sich amorphe Einschlusskorper die aus zwei Virusproteinen NIa und NIb nuclear inclusions bestehen Da bei der Translation der RNA die Virusproteine immer im gleichen Verhaltnis gebildet und grossere Mengen des Kapsidproteins im Vergleich zu anderen Proteinen benotigt werden bilden diese nicht in vielen Kopien benotigten Proteine Einschlusskorperchen werden abgebaut oder aus der Zelle ausgeschieden Das Polyprotein des LMoV wird durch virale Proteasen in acht einzelne Proteine gespalten Am N Terminus spaltet sich die virale Protease 1 P1 selbst vom Polyprotein ab Als nachstes folgt das HC Protein das fur die Ubertragung durch Blattlause von Bedeutung ist der Mechanismus ist jedoch ungeklart Das HC besitzt am C Terminus eine Papain ahnliche Proteindomane mit der sich das HC ebenfalls selbststandig vom Polyprotein abspaltet Alle weiteren Proteine werden durch die NIa Protease abgespalten Es folgt eine weitere Protease P3 mit noch ungeklarter Funktion und das CI von dem moglicherweise zur Aktivierung ein kleines Peptid 6K1 abgespalten wird Das CI ist bei der RNA Replikation als Helikase aktiv Das VPg bildet zusammen mit einer Protease Komponente das NIa Das NIb ist die virale RNA Polymerase von der das virale Kapsidprotein CP abgespalten wird Sind genugend virale ssRNA und CP gebildet worden kann die Verpackung in das Kapsid erfolgen und reife Viren in den Pflanzensaft durch Exozytose abgegeben werden Die viel effektivere Infektion der nackten RNA von Zelle zu Zelle erklart das Auftreten von sich fleckformig ausbreitenden Lasionen der Blatter Systematik BearbeitenDie Gattung Potyvirus ist mit derzeit 168 Virusspezies die grosste Gruppe aller Pflanzenviren 11 Diese Vielzahl an Potyviren erschwert die Unterscheidung und Abgrenzung einzelner Arten oder Subtypen dies gilt besonders fur das Lily Mottle Virus und das Tulip breaking Virus TBV die lange Zeit als Synonyme einer einzigen Art betrachtet wurden Das LMoV galt als der bei Lilien verbreitete Subtyp des TBV TBV Subtyp Lily Erschwert wurde diese Unterscheidung noch dadurch dass die echte Spezies TBV ebenfalls bei Lilien Erkrankungen hervorrufen kann Mit immer mehr Vergleichssequenzen des Genoms verschiedener Virusisolate konnten bislang falsche Zuordnungen nachgewiesen werden 12 Bei einer Untersuchung an 187 vollstandigen Genomsequenzen und 1220 Teilsequenzen fur das Kapsidprotein von Potyviren wurden mehrere Untergruppen innerhalb der Gattung festgestellt und die Kriterien fur die Speziesgrenzen auch fur das LMoV und TBV neu festgelegt 13 Demnach gilt eine Ubereinstimmung in der Nukleotidsequenz zwischen zwei vollstandigen Genomen von mehr als 76 als Speziesgrenze entspricht 82 Ubereinstimmung in der Aminosauresequenz Der das Kapsidprotein CP codierende Teil der Nukleotidsequenz zeigte eine Speziesgrenze bei 76 77 Am besten erschien die Sequenz des CI Proteins zur Unterscheidung geeignet Mehrere Sequenzen von Potyviren einschliesslich TBV und LMoV die in der internationalen Genbank GenBank veroffentlicht waren mussten daraufhin anderen Spezies zugeordnet werden Die vom International Committee on Taxonomy of Viruses festgelegte Taxonomie und seit 2005 gultige Zuordnung der Subtypen des LMoV bezieht bisher als TBV klassifizierte Subtypen mit ein 14 Familie PotyviridaeGattung PotyvirusSpezies Lily Mottle Virus en Lily mottle virus LMoV Subtyp Lily Mild Mottle Virus Subtyp Lily Mottle Virus Subtyp Tulip band breaking VirusSpezies Tulip breaking Virus en Tulip breaking potyvirus offiziell Tulip breaking virus TBV Subtyp Mild tulip breaking virus MTBV 15 Subtyp Severe tulip breaking virus STBV 15 dd dd dd Infektion und Erkrankung durch LMoV BearbeitenEtwa zwei Wochen nach der Infektion mit LMoV zeigt sich eine hellgrune Scheckung engl mottle an jungen Blattern Die Aufhellung kann auch streifig entlang der Blattnervatur auftreten Im Verlauf weniger Tage wird das Blatt an den hellen Flecken dunner und die Pflanzenzellen konnen bei einer schweren Verlaufsform in diesen Bereichen absterben die unregelmassig begrenzten Flecken erscheinen nun dunkelbraun und ausgetrocknet Alle neuen Triebe und Bluten die nach einer Infektion austreiben sind verkleinert und oft deformiert Diese Auspragung der Erkrankungssymptome ist bei verschiedenen Lilienarten und hybriden jedoch sehr unterschiedlich Selbst die Erkrankung identischer Spezies in einem einzelnen Anbaugebiet verlauft unterschiedlich schwer Dieses Phanomen kann durch den Einfluss der Wachstumsphase zum Infektionszeitpunkt der Eintrittstelle und der Infektionsdosis des Virus erklart werden Bei der Oster Lilie L longiflorum entwickelt sich regelmassig keine Erkrankung obwohl sich das Virus in der Pflanze vermehrt Bei der Tiger Lilie L lancifolium tritt nur eine sehr leichte hellgrune Scheckung auf Auch konnen bei einigen LMoV Infektionen nur ein geringeres Langenwachstum und verkleinerte Bluten und Zwiebeln festgestellt werden Die wirtschaftlich wichtige Art L formosanum erkrankt immer nach einer LMoV Infektion dies gilt auch fur die auf Taiwan vorkommenden Wildsorten Eine erhohte Virusresistenz besitzt nur die besonders ausgelesene Sorte Lilium formosanum Little Snow White Sehr empfanglich fur das LMoV und weiterer bei Lilien vorkommenden Pflanzenviren ist die 1941 von Jan de Graaff gezuchtete Hybride Enchantment und aller von ihr abgeleiteten Zuchtungen wie beispielsweise das in Asien weit verbreitete Kultivar Lilium Asia Hybrid cv Enchantment 12 Die alleinige Infektion mit dem LMoV fuhrt nie zum Absterben der gesamten Pflanze sondern bleibt lokal auf einige Pflanzenteile begrenzt Besonders haufig ist jedoch eine Koinfektion des LMoV mit dem Lily symptomless Virus das alleine keine Erkrankungssymptome sondern nur einen verminderten Pflanzenwuchs hervorruft Wird eine Pflanze von beiden Viren infiziert so verlauft die Erkrankung erheblich schwerer und schneller Nach den anfanglichen typischen Symptomen einer ausgepragten LMoV Infektion kommt es zum Befall grosserer Leitbundel wie dem gesamten Phloem was schliesslich die gesamte Pflanze absterben lasst Eine doppeltinfizierte Lilienzwiebel kann bereits in der Lagerhaltung schwer geschadigt werden die Austriebsfahigkeit verlieren und absterben Ubertragung und Verbreitung BearbeitenUbertragung Bearbeiten nbsp Rohrenblattlause bei der Aufnahme von PflanzensaftDas Lily Mottle Virus wird wahrend des Saugaktes von Rohrenblattlausen Aphididae ubertragen Die Blattlause nehmen das in hoher Konzentration im Pflanzensaft vorkommende Virus wahrend des Saugaktes auf und konnen mit einer Verzogerung von wenigen Stunden weitere Pflanzen infizieren Das Virus kann sich in der Blattlaus selbst nicht vermehren Nach Aufnahme des Pflanzensaftes in den Mitteldarm der Blattlaus wird das Virus im Blutkreislauf verteilt und gelangt in den Speichel des Saugapparates beim nachsten Saugakt kann nun eine neue Pflanze infiziert werden Jene Blattlausarten die uberwiegend das LMoV ubertragen sind Aphis gossypii Myzus persicae Macrosiphum euphorbiae und Doralis fabae Gelagerte Zwiebeln konnen auch durch Anuraphis Yezabura tulipae mit dem Virus infiziert werden 16 Geflugelte Exemplare der Blattlauspopulation ermoglichen eine Ubertragung uber grosse Distanzen Beim Anbau der Pflanzen wird das Virus beim Schneiden und Verletzen der Pflanzen mit kontaminierten Messern und Scheren ubertragen Experimentell wird dieser Infektionsweg durch gezieltes Anritzen der Pflanzen genutzt Die Spaltung der Lilien Zwiebeln bei einer vegetativen Vermehrung verbreitet das Virus auf alle Tochterpflanzen Gleiches gilt bei einer vegetativen Vermehrung durch Stecklinge in Gewebekulturen die im industriellen Gartenbau sehr verbreitet ist Das Virus wird nicht durch Samen verbreitet keimt eine neue Pflanze aus dem Samen einer LMoV infizierten Pflanze so ist diese nicht infiziert Verbreitung Bearbeiten nbsp Zwiebel einer Lilium sp Die naturliche geographische Verbreitung des Virus ist nicht bekannt da bei seiner Entdeckung in den USA 1944 bereits eine anthropogene Verbreitung durch weltweiten Blumen und Zwiebelhandel vorlag Durch die Aufzucht von Lilien in grossen Gewachshausern und Feldern als Monokultur wird die Ubertragung gegenuber dem naturlichen Vorkommen der Wildpflanzen besonders begunstigt Das Virus ist weltweit verbreitet und in Landern mit bedeutendem Lilienanbau endemisch Dies betrifft neben den Vereinigten Staaten auch die Niederlande Polen Nord und Sudkorea Japan Taiwan China und Israel Das Lily Mild Mottle Virus als Subtyp des LMoV wurde bei einer Untersuchung von 185 Lilienproben aus sudkoreanischen Kulturen in 26 3 aller Pflanzen nachgewiesen eine Koinfektion von LMoV und dem Tomato Ringspot Virus wurde in weiteren 23 2 beobachtet 17 In den Niederlanden konnte mehrfach in allen Pflanzen einzelner Lilienfelder des Kultivars Enchantment das LMoV nachgewiesen werden 18 Haufig bestand zusatzlich eine Infektion mit dem Lily symptomless Virus In den so betroffenen Plantagen wird vermehrt eine Nekrose des Stammes und der Blatter beobachtet der meist das Absterben der Pflanze folgt Sind alle Lilien einer Plantage nur mit dem LMoV infiziert hat dies meist nicht einen Ausfall der gesamten Blumenernte zur Folge verkleinerte Bluten oder Pflanzen mit Minderwuchs werden dann zu geringeren Preisen angeboten Bei allen etwa 340 in grosserem Umfang angebauten Lilien Kultivaren konnte das LMoV nachgewiesen werden 19 Die unerkannte Verbreitung durch weltweiten Transport ist besonders durch jene Lilienarten gegeben die keine oder nur geringe Infektionssymptome aufweisen aber das Virus vermehren konnen wie beispielsweise die Oster Lilie und Tiger Lilie Das Virus besitzt ein grosseres Wirtsspektrum als durch fruhere Untersuchungen angenommen wurde So konnte in der Winterendivie C endivia L var latifolium Lam ebenfalls das LMoV nachgewiesen werden 20 Infektionsverhutung BearbeitenDie Verbreitung des LMoV wird in der industriellen Produktion vorwiegend durch eine Bekampfung der Blattlause als Ubertrager verhindert 19 Uberwiegend im Juni und Juli weniger im Mai und August wird das Virus durch die sich ausbreitende Blattlaus Populationen ubertragen Eine wochentliche Bekampfung der Insekten ab Mai und zweiwochentlich im August und September wird im industriellen Massstab durchgefuhrt Die Lilien werden am haufigsten mit Paraffinol oder Pyrethroiden als Aerosole behandelt Fur die Infektionsverhutung ist die Vermeidung einer Weiterverbreitung durch Saatzwiebeln und weltweiten Pflanzenhandel bedeutsam Jene Lilienarten bei denen keine oder nur milde Symptome auftreten sind in besonderer Weise eine Quelle fur Infektionsausbruche da die Infektion hier unerkannt bleibt Oft wird aus diesem Grund eine gleichzeitige Anzucht resistenter und empfanglicher Liliensorten vermieden da sich das Virus in den resistenten Sorten unbemerkt ausbreiten kann ohne Krankheitssymptome zu entwickeln Diese bilden ein standiges Reservoir fur die Infektion der empfanglichen Sorten Bei einer Monokultur empfanglicher Sorten konnen befallene Pflanzen aussortiert und damit die Ausbreitung des Virus in einem gewissen Mass kontrolliert werden Da das Virus nicht wie andere Mitglieder der Gattung Potyvirus durch Samen ubertragen wird kann eine Kultur durch aufwandigere erneute Aufzucht aus Samen von einer Infektion mit dem LMoV befreit werden Der Transport und Handel mit Pflanzenteilen wie Bluten Stecklinge oder Zwiebeln aus Anbaugebieten in denen das LMoV nachgewiesen wurde unterliegt in vielen Landern einer gesetzlichen Beschrankung oder einem Einfuhrverbot Insbesondere die zur Vermehrung und Aufzucht gehandelten Pflanzenteile mussen seit 1998 in Deutschland gemass einer Umsetzung mehrerer EU Richtlinien auf LMoV getestet sein 21 Zum Nachweis des LMoV finden immunologische Tests auf LMoV Virusproteine ELISA und selten der Nachweis des Virusgenoms durch PCR Anwendung Sowohl die Blatter leaf test als auch die geernteten Zwiebeln bulb test werden als Testprobe zur Diagnostik verwendet Neuere Verfahren zum gleichzeitigen Nachweis mehrerer Pflanzenviren aus einer Probe durch DNA Hybridisierung Makroarray werden derzeit erprobt 22 Quellen BearbeitenLiteratur Bearbeiten Gerhart Drews Gunter Adam Cornelia Heinze Molekulare Pflanzenvirologie Berlin 2004 ISBN 3 540 00661 3 Sondra D Lazarowitz Plant Viruses In David M Knipe Peter M Howley Red Fields Virology 5 Auflage 2 Bande Philadelphia 2007 S 641 705 ISBN 0 7817 6060 7 Kenneth M Smith A Textbook of Plant Virus Diseases 3 Auflage Edinburgh 1972 P H Berger et al Family Potyviridae In C M Fauquet M A Mayo et al Eighth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses London San Diego 2005 S 819 841 ISBN 0 12 249951 4 Juan Jose Lopez Moya Juan Antonio Garcia Potyviruses In Allan Granoff Robert G Webster Hrsg Encyclopedia of Virology Band 3 Academic Press San Diego 1999 S 1369 1375 ISBN 0 12 227030 4Einzelnachweise Bearbeiten a b c 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