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

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 Ubertragung von Verzwergungsviren der Sojabohne (SbDV), die aus Japan (SbDV-D) bzw. dem Osten der USA (SbDV-Va20) stammten, wurde in Vektor und Nichtvektor-Blattlausarten gepruft. Eine absolute Vektorspezifitat wurde stets festgestellt, wenn Aulacorthum solani, Acyrthosiphon pisum und Myzus persicae Losungen mit einem der Viren (100 μgml-1) durch Parafilm© Membranen aufnehmen konnten. SbDV-D wurde nur von A. solaniubertragen, SbDV-Va20 nur von A. pisum und M. persicae.Ahnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn einzelne Blattlause Mikroinjektionen mit 2 ng Virus erhielten und anschliesend an gesunden Pflanzen saugen konnten. Feinstrukturelle Untersuchungen von A. solani und M. persicae ergaben, das SbDV-D und SbDV-Va20 spezifisch durch den Enddarm der Blattlause aufgenommen wurden. Bei der Aufnahme durch den Enddarm wurde keine unterschiedliche Spezifitat festgestellt; A. solani und M. persicae konnten SbDV-D und SbDV-Va20 durch Endo-/Exocytose in die Leibeshohle aufnehmen. Nach Injektion wurde SbDV bei Blattlausen nur in Assoziation mit den akzessorischen Speicheldrusen (ASG) beobachtet, was auf eine hohe Gewebsspezifitat 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 fur eine Ubertragung 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, das das Basalplasmalemma als Ubertragungshindernis fungierte. Unsere Beobachtungen zeigen, das die Struktur des Hullproteins, die Zusammensetzung der Basalmembranen der Blattlause und die Zellwandbestandteile die Interaktionen zwischen Viren und Blattlausen beeinflussen, welche die SbDV-Ubertragung regulieren.