Insect Virus

Kelompok 3 | Mikrobiologi 2007
Herynda Cempaka Sari
Fida Farhana
Andriani Oktadianti
Aldina S Suwanto
Desy Suryani
Astri Elia
Arkasha
Hawa Firdausi
Galih Mara Santika
Bastian Saputra
10407020
10407021
10407022
10407023
10407024
10407025
10407026
10407027
10407028
10407029
SEJARAH
Insect Virus merupakan virus yang mempunyai host berupa insect atau
serangga.
Pertama kali ditemukan pada abad ke-20 pada silkworm (Bombyx mori)
dan menyebabkan jaundice disease.
Jaundice disease sendiri sudah ada sejak abad ke-16 namun saat itu virus
pun belum ditemukan oleh manusia sehingga agen penyebabnya
diperkirakan merupakan protozoa.
Agen penyebab jaundice disease ini merupakan insect virus paling terkenal
dan paling banyak dipelajari dari antara ratusan kasus viral disease pada
insect yang saat ini sudah ditemukan.
Secara umum, symptom akibat insect virus pada serangga
dapat berupa:
• tidak nafsu makan
• perilaku berubah
• diarrhea
• perubahan warna tubuh serangga
• pergerakan yang lambat
• laju reproduksi berkurang
• kematian
• serangga muntah
Selain dari gejala-gejala diatas, adanya insect virus dapat
diamati dengan : light microscopy (CPEs), electron
microscopy, serology, molecular biology approach (DNA
analysis by restriction endonuclease, molecular probes,
etc),
Viral particles in the ovary
of mexican been beetle
Viral particles in the
nucleus of midgut
epithelial cells of
Diarhroatica speciosa
MANFAAT
• Agen untuk Biological Control. Insect virus ini hanya menyerang serangga
saja tanpa mengganggu tanaman dan disebut-sebut sebagai “Cinderellas of
Virology”.
• Insect virus memiliki target yang amat spesifik dan tidak mempengaruhi
food chain.
• Sejak tahun 1969, penggunaan insect virus untuk mengontrol hama
tanaman sudah diteliti di Rhodes University, Afrika Selatan.
• Contohnya kontrol akan hama Cryptophlebia leucotreta yang menyerang
citrus fruit di Afrika Selatan dan menyebabkan kerugian besar. Virus yang
dipakai adalah Cryptophlebia leucotreta granulovirus (CLGV)
• Insect virus saat ini dimanfaatkan dalam program intergrated pest
management bersama dengan mikroba-mikroba yang pathogenic terhadap
serangga.
DIVERSITY
Insect virus sejauh ini telah ditemukan menyerang anggotaanggota dari 13 ordo insecta.
Insect virus ada yang merupakan DNA virus, ada yang
merupakan RNA virus.
Klasifikasi insect virus mengacu pada International Committee
on Taxonomy of Viruses, 1991.
Sejauh ini insect virus yang ditemukan telah diklasifikasikan
dalam 12 famili dan 1 unclassified family.
1 Parvoviridae
Isometric,
without
envelope
2 Iridoviridae
DNA
Insect Virus
3 Baculoviridae
Helicoidal,
enveloped
4 Polydnaviridae
5 Poxviridae
Complex,
enveloped
6 Ascovirus
7 Picornaviridae
8 Caliciviridae
9 Nodaviridae
Isometric,
without
envelope
10 Reoviridae
RNA
11 Birnaviridae
Insect Virus
Unclassified RNA
virus
Helicoidal,
enveloped
12
Rhabdoviridae
Parvoviridae
Parvovirus
• salah satu genus virus (densovirus) dalam
famili parvoviridae
• ditemukan menyerang serangga dari jenis
Diptera, Orthoptera, Blattodea, Odonata, dan
Lepidoptera (Kawase, 1985)
• pertama kali diisolasi dari belatung spesies
Galleria mellonella
Karakteristik Densovirus
Densovirus (DNV) memiliki ciri:
• merupakan virus yang tidak ber amplop
• memiliki asam nukleat ssDNA,
• dikarakterisasi melaluli efek yang timbulkan
pada inti sel inangnya.
Akibat serangan DNV
 Infeksi terjadi karena hipertropi pada sel nukleus
 nukelus berubah menjadi eosinofilik (nukleus menjadi
lebih padat;dense nuclei).
 warna nukleus pudar
 Nukleus berisi partikel isometrik.
 Paralisis terjadi pada sel inang.
 virus bersifat sangat virulen dan infektif pada spesies
tipe GmDnv ditemukan pada industri belatung
 sifat virulensi tinggi tidak berlaku pada hewan
vertebrata (Bergoin and Tijssen, 1998).
• Densovirus dapat menginduksi perkembangan
sayap pada kloning asexual dari rosy apple
aphid, spesies Dysaphis plantaginea.
Iridoviridae
Ciri-ciri
•besar
•Tidak memiliki envelope
•Nonoccluded dsDNA
viruses
•Merupakan virus
icosahedral yang
bereplikasi pada sitoplasma
sel inang
Description and Significance
• Namanya diadaptasi dari nama Dewi Yunani
‘Iris’ yang merupakan dewi pelangi. Alasannya
larva yang terinfeksi virus ini dan pellet virus
ini memiliki warna seperti pelangi.
• Inangnya kebanyakan hidup pada lingkungan
akuatik atau lingkungan lembab.
Virion Structure of an Iridovirus
• Terdiri dari kapsid dan membran lipid internal.
• Tidak memiliki amplop.
• Kapsidnya bulat dan memiliki simetri
icosahedral.
• Diameter kapsid antara 120-140 nm..
• Larva yang terinfeksi virus ini dan pellet virus
menghasilkan iridescence biru keunguan.
Reproductive Cycle of an Iridoviridae
in a Host Cell
• Iridovirus memasuki sel inang dengan mekanisme
endositosis dan terjadi uncoating diikuti replikasi
virus.
• Viral DNA ditransport ke dalam nukleus dan
transkripsi diinisiasi oleh RNA polimerase II dari
sel inang.
• DNA progeny ditransport ke sitoplasma dan
concatamers besar akan diproduksi di sitoplasma.
• Concatemers akan dipackage ke dalam virion
yang akan lepas dari sel inang melalui mekanisme
budding atau cell lysis.
Reproductive Cycle of an Iridoviridae
in a Host Cell
Viral Ecology & Pathology
• Iridoviruses dari blackfly (Simulium spp.) ditemukan
dalam 2 bentuk :
– convert (inapparent)
– patent (lethal)
• Rasio bentuk yang convert dan patent bergantung pada
kondisi lingkungan dan densitas dari host
bersangkutan.
• fat bodies dan haemocytes merupakan initial site
replikasi pada infeksi insect iridovirus yang lethal.
Setelah itu akan terjadi systemic infection.
• Serangga yang terserang menjadi flaccid dan descent 710 hari setelah infeksi. Waktu sampai serangga mati
dapat mencapai 3 minggu atau lebih.
Larvae of the grass grub Costelytra zealandica displaying blue
colouration of the hindgut due to iridovirus infection.
Pellet of purified Tipula iridescent virus
crane fly larvae (Tipula spp)
Baculoviridae
Baculovirus
• Family:Baculoviridae
• Genus:Granulovirus (GV)
Nucleopolyhedrovirus (NPV)
• Double-stranded DNA viruses (dsDNA)
• Berbentuk Batang
• Patogen terhadap insekta dan arthropoda.
• Baculovirus dapat ditemukan dimanapun serangga terinfeksi
berada. Hujan dan angin dapat membawa baculoviruses dari
satu tempat ke tempat lain.
• Partikel virus terdapat di dalam inclusion bodies yang
disebut polihedra (NPV) atau granula (GV)
• Infeksi baculovirus terjadi ketika serangga inang
memakan polihedra atau granula
• NPV menginfeksi lebih dari 500 species serangga.
Umumnya, ditemukan pada Lepidoptera, Hymenoptera,
Diptera, Thysanura, Trichoptera and Crustacea (shrimp).
Paling banyak ditemukan pada Lepidoptera
• GV diketahui hanya menginfeksi golongan lepidoptera
An electron photomicrograph of NPV
polyhedra
Baculovirus Structure
Terdapat 2 bentuk: Budded
Virus (BV) dan ODV (Occlusion
Derived Virus)

Keduanya memiliki amplop
yang disintesis di membran sel

Amplop BV mengandung
phosphatidylserine; amplop ODV
mengandung
phosphatidylcholine dan

phosphatidylethanolamine
Diagram of a
NPV life cycle
Siklus hidup baculovirus meliputi 2
bentuk virus yang berbeda, yaitu :
• Occlusion derived virus (ODV)
berada pada matriks protein
(polyhedrin or granulin) dan
bertanggungjawab dalam infeksi
primer terhadap inang.
• Budded virus (BV) dihasilkan dari
sel inang yang terinfeksi selama
infeksi sekunder.
• Larva serangga yang terinfeksi dengan NPV biasanya mati 2-12
hari setelah infeksi virus tergantung pada dosis, suhu, dan
keadaan larva pada saat infeksi.
• Saat serangga mati, Integumen mengalami lisis dan
disintegrasi sehingga sangat rapuh. Apabila robek, dalam
tubuh ulat akan keluar cairan hemolimfa yang mengandung
jutaan polyhedra dan jatuh ke zona makan (daun, sampah
daun) sehingga dapat termakan oleh larva serangga lainnya
Wilting Disease
• Serangga yang terinfeksi baculovirus : berkilau
seperti minyak, rapuh, dan mengandung cairan
bervirus.
• Beberapa serangga terkadang mengalami
pembengkakan membran integumen disertai
dengan perubahan warna tubuh menjadi pucatkemerahan, terutama pada bagian perut
• Serangga dalam keadaan stres, dekomposisi, bahkan
gerakannya menjadi lambat atau tidak bergerak
sama sekali, dan tidak bisa makan.
Biological Control Agent
• Baculoviruses merupakan virus yang menginfeksi serangga
(lepidoptera, hymenoptera, coleoptera).
• Baculoviruses hanya menginfeksi arthropoda yang spesifik
sehinggab idak berbahaya bagi tumbuhan, mamalia, burung, ikan,
atau serangga non-target.
• Satu NPV yang telah dirumuskan untuk mengendalikan serangga
adalah MNPV dari ngengat gipsi, Lymantria dispar, atau LdMNPV
sebagai Gypcheck.
• Partikel virus biasanya tidak dipengaruhi oleh pestisida,
namun beberapa senyawa klorin dapat menghancurkan virus
jika diaplikasikan dalam waktu bersamaan.
• Dari 10 kombinasi pestisida-virus, hasilnya menunjukkan 9
kombinasi tersebut menyebabkan serangga tetap hidup.
Jacques dan Morris (1981)
• Insektisida spektrum sempit
• Baik NPV dan GV harus bereplikasi di dalam sel hidup
• Produksi isolat NPV sebagai insektisida mikroba dilakukan
dengan kultur jaringan serangga atau koloni serangga.
Polydnaviridae
Polydnavirus
• Terdapat pada tawon sebagai
inangnya
• Replikasi virus terjadi saat
replikasi dna tawon
• Tidak menyebabkan efek
patogen terhadap tawon
Bersimbiosis mutualisme dengan tawon yakni :
• Ketika tawon menginjeksikan telurnya ke ulat sebagai
inang dari tawon, virus juga ikut masuk ke dalam
tubuh ulat dan berperan dalam menurunkan sistem
imun dan memperlambat pertumbuhan dari ulat
sehingga telur dari tawon dapat bertahan hidup
• Ekspresi gen dari polydnavirus dalam inang parasit,
misalnya ulat, mengganggu perkembangan dan
metabolisme inang sehingga menguntungkan utnuk
pertumbuhan dan bertahan hidupnya larva parasit
dari tawon.
Polydnavirus terbagi menjadi 2 :
• Bracovirus
• Icnovirus
Bracovirus
• Berasal dari famili dari tawon parasit
“Braconidae“
• Serangga yang diserang semut, ulat daun,
larva kumbang, rayap, dll.
Icnovirus
• Berasal dari famili dari tawon parasit
“Ichneumonoidea“
• Serangga yang diserang ulat daun, larva
kumbang, kupu - kupu, dll.
Poxviridae
Poxviridae
• dsDNA, beramplop, menyerang
invertebrata maupun vertebrata.
• Entomopoxvirus, terselubung dalam
spheroid (matriks protein) sebagai
perlindungan dari lingkungan.
• Mampu menginfeksi Coleoptera,
Lepidoptera, Orthoptera, Hymenoptera,
dan Diptera.
• Serangga yang sel lemaknya terinfeksi akan
menunjukkan pembengkakan dan pemutihan,
yang kemudian menyebabkan proliferasi dan
hipertropi.
• Kematian tidak terjadi secara cepat, larva dapat
hidup 12 sampai 72 hari setelah infeksi.
• EPV telah ditemukan di beberapa ordo serangga
yang anggotanya merupakan spesies hama, dan
mungkin dapat berguna sebagai biological control
agents.
• Dipercaya bahwa EPV dapat dimanipulasi melalui
teknik-teknik molekuler untuk meningkatkan
kecepatan pembunuhan dan karakteristikkarakteristik lain yang diinginkan.
Entomopoxvirus pada kumbang tanah Othnonius batesi.
Ascoviridae
• Ascovirus yang pertama kali diteliti oleh Adams et.al (1979) pada
cotton bollworm, H. zea, dan pada clover cutworm, Scotogramma
trifolii. Sejak saaat itu, ascovirus mulai dapat diisolasi dari larva H.
virescens (Carner and Hudson, 1983) dan spesies noctuid lainnya
(Federici et al., 1991)
• Larva yang telah terinfeksi ascovirus biasanya dapat bertahan selama
2-5 minggu setelah infeksi, mengalami sedikit pengingkatan berat, dan
kemudian mati
• Dapat ditransmisi oleh endoparasitic wasps, yang menujukkan
interaksi simbiotik dengan wasp host
Cotton bollworm
Clover cutworm
Cytopathology
•
Infeksi ascovirus dimulai dengan terjadinya hypertrophy pada inti sel yang terinfeksi.
•
Hypertrophy pada nukleus terus berlanjut, dan menyebabkan terjadinya cellular hypertophy
•
Setelah fragmentasi membran inti, lembaran-lembaran membran sitoplasmik bergabung
sepanjang sel, dan mempartisi sel menjadi cluster of vesicles (vesicles yang mengandung
virion dibentuk dari pembelahan host cell)
•
Setelah pembentukan vesicle selesai, vesicle berpisah satu sama lain dan berkumpul di
dalam jaringan tempat vesicle tersebut dibentuk.
•
Seiring berkembangnya penyakit, basement membrane dari jaringan yang terifeksi akan
terganggu dan kemudian vesicle dikeluarkan ke hemolymph (Federici et al., 1991)
Picornaviridae
• Small RNA-containing viruses (SRVs)
• Nonenveloped
• Nonoccluded
• Menginfeksi serangga, contoh:
- ulat sutra
- Drosophila sp.
- jangkerik
• Picornavirus yang paling dikenal :
 cricket paralysis virus (CrPV)
 Drosophila C virus (DCV)
CrPV dan DCV paling sering dipelajari karena mudah ditumbuhkan pada kultur jaringan
Cricket paralysis virus (CrPV)
• Inang pada subphylum Hexapoda
ordo Orthoptera, Hymenoptera, Lepidoptera, Hemiptera and Diptera
 infeksi pada permukaan telur
 Infeksi pada embrio
 bereplikasi dengan cepat
•
Menyebabkan paralysis (kelumpuhan) serangga.
•
Morfologi:
o
o
o
o
o
memiliki kapsid
not enveloped
simetris ikosahedral
diameter kapsid 27-30 nm
memiliki 12 kapsomer
Capsid structures, detailed structural and computational analysis are found
in the Protein Data Bank (PDB)
Cricket paralysis virus (CrPV)
• Nucleic Acid
 single molecule of linear RNA (ssRNA)
 positive sense
 ukuran ssRNA 9–10 kb
•
Virions are assembled in the cytoplasm of the
cells
•
CrPV has one of the broadest natural host
ranges known for insect viruses. It has been
detected in 22 species in 5 insect orders
(Christian and Scotti, 1998)
Drosophila C virus (DCV)
• DCV, on the other hand, seems to be limited to
a few Drosophila species
• Both field and lab populations typically show
30-40% infection by DCV
• The "C" is for Charolles, the town in France
where a strain of this virus was first isolated
• DCV is a small, single-stranded RNA virus
• It is transmitted when potential hosts feed on
contaminated food
• Early infection causes 30% of the larvae to die
before pupation
Picornavirus lainnya…
• The honey bee (Apis mellifera)
viruses
Menyebabkan:
 paralisis akut pada lebah
 infeksi pada telur
•
Picornavirus juga telah diisolasi dari
larva nyamuk.
o terjadi lekukan dan rongga dada yang
menggembung
Unclassified RNA Virus:
Tetravirus
Tetraviruses
• Telah diisolasi hanya dari Lepidoptera
– emperor pine moths (ngengat pada pohon pinus)
– emperor gum moth (ngengat pada pohon karet)
– Helicoverpa armigera
•
The Tetraviridae family of viruses are so named because they have a T=4
symmetry (T refers to the triangulation number)
•
These viruses were named according to their hosts, e.g:
 Nudaurelia virus
Helicoverpa armigera virus
Nudaurelia virus
•
Nudaurelia merupakan ngengat
•
Infeksi virus terjadi pada tahapan larva
•
Symptoms:
– discolouration of the larvae
– flaccidity
– liquefication of the internal
organs
•
Morphology
o Virions consist of a capsid
o Virus capsid is not enveloped
o The capsid is isometric and has a
diameter of 40 nm
Capsid structures, detailed structural and computational analysis are
found in the Protein Data Bank (PDB)
Helicoverpa armigera virus
Helicoverpa armigera sehat
Helicoverpa armigera terinfeksi Tetravirus
• The infection varied markedly with the age at larvae
• Symptoms:
o cessation of feeding
o growth retardation
o eventual lethality
•
The applications of Tetravirus as biological insecticide
Nodaviridae
NODAVIRUS
• Anggota dari family Nodaviridae
• ssRNA dengan polaritas positif
• Genome bipartite
• Bersimetri ikosahedral
• Kapsidnya terdiri 32 kapsomer
• Berdiameter 30 nm
• Tidak memilki amplop
• Nodavirus terbagi menjadi 2 genus :
Alfanodavirus, menginfeksi serangga
Betanodavirus, menginfeksi ikan
Jalur Replikasi Nodavirus
Nodavirus pada serangga
Contoh alfanodavirus yang sering dipelajari :
• Nodamura Viruse (NoV)
Menginfeksi : Lepidoptera (butterflies and moth) dan Aedes
• Black beetle Virus (BBV)
Menginfeksi : Heteronychus arator
• Flock House Virus (PHV)
Menginfeksi : Galleria mellonella (Wax moth) dan Costelytra zealandica
Heteronychus arator
Galleria mellonella
Costelytra zealandica
Nodamura viruse (NoV)
Pertama ditemukan pada nyamuk yang hidup di dekat desa
Jepang
Nodamura,
Menignfeksi serangga (ngengat,nyamuk) dan mamalia (babi)
Menginfeksi nyamuk, kutu, dan larva ngengat tanpa membunuhnya
Menginfeksi Lebah dan Wax moth dan membunuhnya
Menyebabkan luka pada sitoplasma dari otot, saraf, dan kelenjar ludah
Larva Wax moth akan mengalami paralisis, 4-6 hari inokulasi, dan mati pada
7-14 hari setelah inokulasi.
Dapat ditransmisikan oleh nyamuk
Black beetle Virus (BBV)
Black beetle virus diisolasi pertama kali dari Heteronychus arator di New Zealand
Dapat menginfeksi spesies-spesies dari Lepidoptera dan Coleoptera
Tidak ditemukan dapat menginfeksi suckling mice
Biasa dipakai dalam penelitian virus dengan menggunakan sel dari Drosophila
melanogaster
Flock House Virus (PHV)
Diisolasi pertama kali dari Costelytra zealandica di new zealand
Dapat bereplikasi pada serangga, nematoda, tumbuhan, dan yeast.
Secara in vivo PHV dapat bereplikasi pada 4 jenis genus nyamuk ; Aedes, Culex,
Anopheles and Armigeres, dan bereplikasi paling baik pada aedes
Tidak menyebabkan efek apapun pada sel mamalia dan dan bukan merupakan
patogen bagi manusia
Reoviridae
REOVIRIDAE
• Family : Reoviridae
Genus : Cypovirus
• Cy=cytoplasmic, po=polyhedorsis
• Membentuk struktur polyhedron (kristal
protein) di dalam sitoplasma inang.
• Polyhedron : lapisan pelindung virus sehingga
virus bersifat highly infectious
polyhedron
Karakteristik Cypovirus
• 0.1 – 10 um
• Bentuk icosahedral
• 12 segmen dengan spikes pada masing-masing
segmen
• Mempunyai satu lapis capsid
• Tidak beramplop
Jenis Host Serangga
• Drosophila F
• Drosophila S
• Hyposoter exiguae
• Diadromus pulchellus
• Dacus oleae
• Musca domestica
(cari ini serangga apaan)
Daftar Pustaka
• Adams, J. R. and Bonami, J. R. 1991. Atlas of Invertebrate Viruses. CRC
Press, Boca Raton. 684 pp.
• Boucias, D.G. and Pendland, J.C. 1998. Principles of Insect Pathology.
Kluwer Academic Publ., Boston. 548 pp.
• Hajek, A.E. 2004. Natural Enemies: An Introduction to Biological Control.
Cambridge University Press, UK. 394 pp.
• Lacey, L.A. 1997. Manual of Techniques in Insect Pathology. Academic
Press (Elsevier), NY. 409 pp.
• Miller, L.K. 1997. The Baculoviruses. Plenum Press, New York. 447 pp.
• Miller, L.K. and Ball, L.A. [Eds.] 1998. The Insect Viruses. Plenum Press,
New York. 413 pp.
• Navon, A. and Ascher, K.R.S. 2000. Bioassays of Entomopathogenic
Microbes and Nematodes. CABI Publ., NY, 324 pp.
• Tanada, Y. and Kaya, H.K. 1993. Insect Pathology. Academic Press, San
Diego. 666 pp.