Wageningen, The Netherlands
September 27, 2022
A previously unknown virus has been found to occur worldwide in the most widely studied plant species, thale cress (Arabidopsis thaliana). The presence of the virus, which was discovered by researchers at Utrecht University and Wageningen University & Research, potentially has far-reaching implications for research projects. In an article in the scientific journal New Phytologist, the researchers advise plant scientists to screen their thale cress seeds for the presence of the virus before using them in experiments.
Highly contagious
The researchers conducted several experiments to gain insight on how the virus affects the plants. Infected plants were found to contain slightly less chlorophyll and were better able to tolerate drought. Because the virus does not cause any other visible symptoms, the researchers named it Arabidopsis latent virus 1 (ArLV1).
The researchers discovered that the virus is highly transmissible: 40 percent of plants growing from the seeds of an infected thale cress tested positive for the virus themselves. The researchers also managed to transmit the virus from an infected thale cress to healthy thale cresses.
Contamination of datasets
But how do you detect a virus that causes no obvious symptoms? It surfaced when the researchers tried to analyze the RNA of several thale cresses. RNA molecules play an important role in protein production, amongst other things.
Arabidopsis thaliana
UU researcher Dr. Ava Verhoeven, who worked on a virus-infected RNA dataset in Wageningen several years ago, more or less by chance discovered that similar problems existed in a Utrecht dataset as in the one from Wageningen. Verhoeven: "In both datasets, it turned out that in some samples more than 90 percent of the RNA was not from thale cress, but from something else. In Wageningen, the unknown RNA had already been compared with RNA from a large database. It then became clear that the RNA had to be from an unknown virus. And when we compared the unknown RNA from the Utrecht dataset with the viral RNA from Wageningen, it turned out to be from the same unknown virus."
Worldwide occurrence
The researchers in Wageningen then decided to see if they could also find the virus in datasets published online by other researchers. They found the complete RNA of the virus in 8.5 percent of the datasets and nearly 25 percent of the different thale cress lines available, indicating that the virus has already spread worldwide.
Work and money wasted
That is why Verhoeven is certain that the virus has not only caused unusable datasets in Utrecht and Wageningen. "Thale cress is thé model plant," Verhoeven says. "Now that our publication is available, many fellow researchers reached out to us to let us know that they recognize the problems with the datasets. But they just did not know that it was caused by this virus.”
“RNA datasets that contain very little plant RNA are easily considered failures. The results are often not published and thus cannot be found online by other researchers. That is how the virus remained hidden, despite being widespread. So the actual percentage of "infected" datasets is probably much higher than 8.5 percent. The creation of those datasets did cost a lot of time and money, while the presence of the virus made sure they were not very useful.”
Screening of all plants
By testing wild plants from the Netherlands and Spain, the researchers discovered that the virus is also present in the wild. That makes it likely that the virus has been circulating among thale cress plants in the wild for some time, and at some point made its way into the lab. The fact that researchers often exchange thale cress seeds, allows the virus to spread easily.
Verhoeven and colleagues recommend that researchers screen their thale cress seeds for the presence of the virus before creating large data sets. Verhoeven: "Evidently, you want to prevent the presence of a virus in the plants you are using in your research. Not only because it may produce unusable datasets, but also because the virus might affect the plants in yet unknown ways. That is why we have made available a protocol that allows any researcher to easily detect the presence of the virus in their plants."
Verborgen virus duikt op in ’s werelds meest gebruikte onderzoeksplant
Een voorheen onbekend virus blijkt wereldwijd voor te komen in de meest bestudeerde plantensoort, de zandraket (Arabidopsis thaliana). De aanwezigheid van het virus heeft mogelijk verstrekkende gevolgen voor onderzoeksprojecten. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht en Wageningen University & Research kwamen het virus op het spoor. In het vakblad New Phytologist roepen ze plantenwetenschappers op hun zandraketplanten voortaan te testen op de aanwezigheid van het virus.
Zeer besmettelijk
Om te achterhalen hoe het virus de planten beïnvloedt, deden de onderzoekers verschillende experimenten. Planten die geïnfecteerd waren, bleken iets minder bladgroen te bevatten en beter tegen droogte te kunnen. Omdat het virus verder geen zichtbare symptomen veroorzaakt, gaven de onderzoekers het de naam Arabidopsis latent virus 1 (ArLV1).
De onderzoekers ontdekten dat het virus erg makkelijk overdraagbaar is: 40 procent van de planten die groeien uit de zaden van een geïnfecteerde zandraket, test zelf ook weer positief op het virus. Ook lukte het de onderzoekers om het virus vanuit een geïnfecteerde zandraket over te brengen op gezonde zandraketplanten.
Vervuiling van datasets
Maar hoe ontdek je een virus dat geen duidelijk zichtbare symptomen veroorzaakt? Het kwam bovendrijven toen de onderzoekers het RNA van verschillende zandraketten probeerden te analyseren. RNA-moleculen spelen onder andere een belangrijke rol bij de productie van eiwitten.
UU-onderzoeker dr. Ava Verhoeven, die enkele jaren geleden in Wageningen werkte aan een door het virus geïnfecteerde RNA-dataset, ontdekte min of meer toevallig dat er in een Utrechtse dataset vergelijkbare problemen opspeelden als in die uit Wageningen. Verhoeven: “In beide datasets bleek dat bij sommige samples meer dan 90 procent van het RNA niet van zandraket was, maar van iets anders. In Wageningen was het onbekende RNA al met RNA uit een grote database vergeleken. Toen werd het al duidelijk dat het RNA van een nog onbekend virus moest zijn. En toen we het onbekende RNA uit de Utrechtse dataset met het virus-RNA uit Wageningen vergeleken, bleek dat het om hetzelfde onbekende virus ging.”
Wereldwijd verspreid
De onderzoekers in Wageningen besloten vervolgens te bekijken of ze het virus ook konden vinden in datasets die online gepubliceerd waren door andere onderzoekers. Ze ontdekten het volledige RNA van het virus in 8,5 procent van de datasets en bijna 25 procent van de verschillende beschikbare zandraketlijnen, wat laat zien dat het virus al wereldwijd verspreid is.
Veel werk en geld verspild
Verhoeven is er daarom zeker van dat het virus niet alleen in Utrecht en Wageningen voor onbruikbare datasets heeft gezorgd. “Zandraket is dé modelplant”, zegt Verhoeven. “Nu onze publicatie beschikbaar is, geven veel collega-onderzoekers aan de problemen met de datasets te herkennen. Ze wisten eerder alleen nog niet dat het door dit virus kwam. RNA-datasets waarin maar heel weinig planten-RNA zit, worden gemakkelijk als mislukt beschouwd. De resultaten worden vaak niet gepubliceerd en zijn dus niet online te vinden voor andere onderzoekers. Zo bleef het virus verborgen, ondanks dat het wijdverbreid is. Het daadwerkelijke percentage van ‘besmette’ datasets is dus waarschijnlijk veel hoger dan 8,5 procent. Het maken van die datasets heeft dan al wel veel tijd en geld gekost, terwijl je er door het virus weinig aan hebt.”
Alle planten vooraf testen
Door wilde planten uit Nederland en Spanje te testen, kwamen de onderzoekers erachter dat het virus ook in het wild aanwezig is. Mede daarom lijkt het erop dat het virus al langere tijd rondgaat onder zandraketplanten in het wild en op een zeker moment in het lab is terechtgekomen. Omdat onderzoekers veel zandraketzaden uitwisselen, kan het virus zich makkelijk verspreiden.
Verhoeven en collega’s adviseren dat onderzoekers hun zandraketzaden voortaan testen op de aanwezigheid van het virus voordat zij grote datasets gaan creëren. Verhoeven: “Je wilt natuurlijk voorkomen dat er onvoorzien een virus zit in de planten waarmee je onderzoek doet. Niet alleen omdat het onbruikbare datasets kan opleveren, maar ook omdat het virus de planten op nog onbekende manieren kan beïnvloeden. We hebben daarom een protocol beschikbaar gesteld waarmee iedere onderzoeker eenvoudig kan testen of het virus in hun planten aanwezig is.”
Topics
Species
