Multiplication of Infectious Flacherie and Densonucleosis Viruses in the Silkworm, Bombyx mori

가잠의 전염성 연화병 및 농핵병 바이러스 증식에 관한 연구

Flacherie, as one of the most prevalent silkworm diseases, causes severe economic damage to sericultural industry and its pathogens have been proved to be flacherie virus (FV) and densonucleosis virus (DNV). Multiplications of the viruses in the larvae of the silkworm, Bombyx mori, were studied by the sucrose density gradient centrifugation and electron microscopy. The quantitative and qualitative changes of nucleic acids and proteins were investigated from the midgut and hemolymph in the silkworm larvae infected separately with FV and DNV. The histopathological changes of epithelial cells of infected midgut also were examined by an electron microscope. 1. Purified fractions of FV or DNV in a sucrose density gradient centrifugation yielded one homogenous and sharp peak without a shoulder, suggesting no heterogenous materials in the preparation. Electron microscopy also revealed that FV and DNV were spherical particles, 27nm and 21nm in diameter, respectively. 2. Silkworm larvae showed a decrease in body weight on the 6th day and in midgut weight on the 3rd day after inoculation with FV or DNV. 3. DNA content was higher in the midgut when infected with FV or DNV, but the hemolymph of the infected larvae showed no difference during first 6 days after inoculation, after which DNA concentration declined rapidly. 4. RNA synthesis of silkworm larvae infected separately with FV and DNV was stimulated in the midgut, but RNA content was reduced in the hemolymph at the early stage of virus multiplication. At the late stage of virus multiplication, however, it was extremely reduced in both midgut and hemolymph. 5. The concentration of protein in the midgut and hemolymph of silkworm larvae infected separately with FV and DNV showed no difference from that of the healthy larvae at the early stage of virus multiplication, but it was significantly reduced at the late stage of virus multiplication. 6. There was no difference in the electrophoretic patterns of RNAs extracted from the midgut of healthy or virus-infected larvae. 7. The electrophoresis of proteins extracted from the midgut infected with FV or DNV, when carried out on the 1st and 5th day after virus inoculation, showed no difference from that of the healthy larvae. But, there was an additional band with medium motility in the proteins on the 8th day after virus inoculation, while a band with low mobility shown in the proteins of healthy larvae disappeared in the infected larvae. However, a band with high mobility in the healthy larvae was separated into two fractions in the infected larvae. 8. The electrophoretic pattern of hemolymph proteins of the silkworm larvae infected separately with FV and DNV was similar to that of the healthy larvae, but the concentration of hemolymph proteins in the infected larvae was lower than that of the healthy larvae at the late stage. 9. Two types of inclusion bodies were shown by the double staining of pyronin-methyl green in the columnar cell of the midgut on the 8th day after FV inoculation. 10. Electron microscopy of the infected midgut revealed that the 'cytoplasmic wall' of the goblet cell thickened on the 5th day after FV inoculation and several types of the cytopathogenic structures, such as virus$.$specific vesicles, virus particles, linear structures, tubular structures, and high electron-dense matrices were observed in the cytoplasm of the goblet cell. The virus particles were also observed in the microvilli and the structures similar to spherical virus particles were observed around the virus-specific vesicles, suggesting the virus assembly in the cytoplasm. 11. Fluorescence micrograph of the infected midgut stained with acridine orange showed that the nucleus, the site of DNV multiplication in the columnar cell, enlarged on the 5th day after virus inoculation. 12. Electron microscopic examination of DNV infected midgut revealed that the nucleolus of the columnar cell was broken into granules and those granules dispersed into apical region of the nucleus on the 5th day after virus inoculation. On the 8th day after inoculation, it was also observed that the nucleus of the columnar cell was full with the high electron-dense virogenic stroma which were similar to virus particles. These facts suggest that the virogenic stroma were the sites of virus assembly in the process of DNV multiplication.

가잠에 있어서 피해가 많은 전염성 연화병(Flacherie Virus; FV)과 농핵병 바이러스(Densonucleosis virus; DNV)의 증식에 관한 연구를 행하기 위하여 서당밀도 구배 초원심분리법에 의한 양바이러스의 정제 및 전자현미경에 의한 관찰, 바이러스 감염잠의 중장과 체액에서의 핵산과 단백질의 변동 및 감염중장 피막세포의 전자현미경에 의한 병리조직학적 관찰 등, 일연의 조사를 통하여 다음과 같은 연구결과를 얻었다. 1. 서당밀도구배에 의한 초원심분리법을 이용하여 FV 및 DNV를 분획한 결과, base line이 낮고 좌우상칭의 단일 peak를 나타내는 전형적인 바이러스 분획을 얻었으며, 또한 이들 바이러스의 negative 염색에 의한 전자현미경 관찰에서 FV는 27nm, DNV는 21nm의 균일한 구형입자임이 확인되었다. 2. 두 바이러스 감염잠의 체중은 바이러스 접종 6일 후부터, 중장중은 바이러스 접종 3일 후부터 건전잠에 비해 뚜렷한 감소를 나타냈다. 3. DNA의 양적 변화는 FV 및 DNV 감염잠에서 공히 중장에서는 전기간을 통해 건전잠에서 보다 높았고, 체액에서는 바이러스 접종 초ㆍ중기에는 큰 변화가 없고 바이러스 접종 7일 이후에는 건전잠에서 보다 훨씬 낮았다. 4. RNA의 양적 변화는 FV 및 DNV 감염잠에서 다같이 바이러스 접종 초기에 중장에서는 건전잠에 비해 높았고, 체액에서는 건전잠에 비해 매우 낮았으나, 바이러스 접종 말기에는 중장 및 체액의 경우 공히 건전잠에서 보다 현저히 낮았으며 그 정도는 DNV 감염잠에서 더 심했다. 5. FV 및 DNV 감염잠에서 중장과 체액의 단백질은 바이러스 접종 중기까지는 건전잠에 비해 큰 변화가 없었으나, 접종 말기에서는 건전잠에서 보다 월등히 낮았다. 6. 바이러스 접종 8일 후의 FV 및 DNV 감염잠 중장 RNA 전기영동상은 건전잠의 중장 RNA인 26S, 17S, 5S 및 4S의 4종 band와 동일했다. 7. FV 및 DNV 감염잠의 중장 단백질 전기영동상은 바이러스 접종 1일과 5일 후에는 건전잠의 것과 큰 차이가 없고, 접종 8일 후에는 건전잠에 존재하는 이동도가 낮은 L band가 양 바이러스 감염잠에서는 공히 소실되는 반면, 건전잠에서 볼 수 없는 이동도가 중간인 M band가 새로이 나타났으며 비교적 이동도가 높은 건전잠의 N band는 양 바이러스 감염잠에서는 2개로 분리되었다. 8. 체액단백질의 전기영동상은 FV 및 DNV감염잠 공히 건전잠의 것과 유사하나, 바이러스 접종 8일 후에는 양적인 감소를 나타내어 건전잠의 약 40%에 지나지 않았다. 9. FV 감염중장조직을 pyronin-methyl green 2종 염색을 하여 광학현미경으로 관찰한 결과, 바이러스 접종 8일 후의 중장원동세포내에서 A형 및 B형 봉입체가 형성되었음을 확인하였다. 10. FV감염 중장조직세포의 전자현미경 관찰에서는 바이러스 접종 5일 후에 배상세포의 'cytoplasmic wall'이 비대해지고 그 내부에 virus-specific vesicle이 형성되었으며, 바이러스 접종 8일 후에는 virus-specific vesicle, 바이러스 입자, linear structure, tubular structure 및 전자밀도가 높은 matrix 등의 바이러스 감염에 대한 특이적인 구조물이 배상세포의 세포질에서 관찰되었으며, microvilli내에서 바이러스 입자의 존재도 확정되었다. 특히 virus-specific vesicle 주위에서는 전자밀도가 높은 구형의 바이러스 입자 유사체가 관찰되었는데, 이것은 virus-specific vesicle 주위에서 바이러스 조립이 일어나는 것을 추정된다. 한편 원통세포 내에서 봉입체 관찰되고, 변형소구화된 배상세포가 중장강으로 탈락되는 것이 관찰되었다. 11. DNV감염 중장조직을 acridine orange 염색을 하여 형광현미경으로 관찰한 결과, DNV접종 5일 후에 본 바이러스 증식 장소인 원동세포핵의 비대가 뚜렷이 관찰되었다. 12. 전자현미경에 의해 DNV감염 중장조직세포를 관찰한 결과, 바이러스 접종 5일 후에 원동세포 핵내의 인이 소형 과립으로 붕괴되어 산재되었고, 접종 8일후에는 전자밀도가 높은 virogenic stroma가 출현하였으며, 감염 말기로 추정되는 핵내의 전자밀도가 전자보다 낮고 더욱 확대되어 핵의 대부분을 차지하는 virogenic stroma도 관찰되었다. 또한 이들 virogenic stroma내에서 바이러스 입자유사체가 관찰되는 것으로 보아 이 virogenic stroma는 바이러스 전구물질의 합성 및 바이러스 조립장소임을 시사하고 있다.