Diversidade de begomovírus mono e bipartidos infectando tomateiro (solanum lycopersicum) e batateira-doce (lpomoea batatas) do Brasil

Abstract

Os begomovírus (família Geminiviridae, gênero Begomovirus) possuem genoma constituído por DNA circular de fita simples, apresentam um (monopartido) ou dois (bipartido, DNA-A e DNA-B) componentes genômicos e são transmitidos naturalmente a diversas espécies de dicotiledôneas por moscas-brancas (Bemisia tabaci). Este grupo de vírus é conhecido pelos danos que causa em diversas plantas de importância econômica, incluindo duas das principais culturas do Brasil, o tomateiro (Solanum lycopersicum) e a batateira-doce (Ipomoea batatas). O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo de diversidade genética de begomovírus que infectam o tomateiro e a batateira-doce. Neste estudo, o DNA viral de diversas amostras de tomateiro coletadas em 2003/04 foi analisado com o objetivo de caracterizar e estudar a diversidade genética desses begomovírus em três regiões do Brasil (Sudeste, Centro-Oeste e Nordeste). Como resultado, foram descritas as sequências completas de três begomovírus: uma nova espécie, Tomato interveinal chlorosis virus (ToICV), e duas espécies anteriormente descritas, porém apenas com sequências parciais do DNA-A disponíveis, Tomato mottle leaf curl virus (TMoLCV) e Tomato golden vein virus (TGVV). As sequências completas do DNA-B de TMoLCV e TGVV e do DNA-A de variantes de Tomato severe rugose virus (ToSRV) também são descritas. Como segunda parte do trabalho, em batateira-doce, o estudo foi realizado a partir de amostras coletadas do banco de germoplasma da Embrapa Hortaliças e do campo de produção de quatro estados do Brasil (Rio Grande do Sul, São Paulo, Pernambuco e Paraíba). Um total de 36 sequências completas foram determinadas e comparadas com outras sequências obtidas de bancos de dados públicos (GenBank) afim de fornecer uma visão geral da diversidade genética de sweepovírus (nome proposto para os begomovírus que infectam plantas do gênero Ipomoea) do Brasil. Também foi proposta uma revisão na classificação e nomenclatura desses vírus de acordo com os critérios taxonômicos atuais para a família Geminiviridae adotados pelo Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV). Do total de 36 sequências determinadas aqui, uma nova espécie foi identificada e nomeada Sweet potato leaf curl Sao Paulo virus (SPLCSPV) e os demais isolados foram classificados como novas estirpes ou variantes de Sweet potato leaf curl virus (SPLCV), Sweet potato golden vein-associated virus (SPGVaV) e Sweet potato leaf curl Spain virus (SPLCESV). Além dos estudos de caracterização molecular e diversidade genética, as sequências dos isolados de tomateiro e batateira-doce foram analisadas para detectar possíveis eventos de recombinação e os resultados demonstraram que uma série de eventos de recombinação inter e intra-espécies ocorreu na região intergênica (RI) e na metade da ORF C1 (open reading frame C1). Estes resultados demonstram que algumas espécies de begomovírus que infectam tomateiro são predominantes em regiões específicas do país e que estes vírus estão evoluindo continuamente por meio de mecanismos de variabilidade genética, entre eles a recombinação, como mostrado neste estudo. Em batateira-doce, os resultados apresentados indicam que a diversidade genética de begomovírus é maior que a anteriormente descrita e que o acúmulo viral, favorecido pela propagação vegetativa da cultura, resulta em eventos de recombinação levando ao surgimento de novas espécies e estirpes. _______________________________________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Begomovirus) have a circular, single strand DNA with one (monopartite) or two (bipartite, DNA-A and DNA-B) genomic components and are naturally transmitted by whiteflies (Bemisia tabaci) to several dicotyledonous species. This group of viruses is known to cause damage in several economically important crops, including two of the main crops in Brazil, tomato (Solanum lycopersicum) and sweet potato (Ipomoea batatas) plants. The aim of this work was to study genetic diversity of begomovirus infecting tomato and sweet potato plants. In this study, viral DNA of various tomato samples collected in 2003/04 was analyzed in order to characterize and study the genetic diversity of begomoviruses in three regions of Brazil (southeast, central- west and northeast). As a result, the full DNA-A sequences of three begomoviruses were described for the first time: a new tomato-infecting begomovirus, Tomato interveinal chlorosis virus (ToICV), and two previously described begomoviruses for which only partial DNA-A sequences were available, Tomato mottle leaf curl virus (TMoLCV) and Tomato golden vein virus (TGVV). The complete sequences of the DNA-B components of TMoLCV e TGVV and the DNA-A components of a number of Tomato severe rugose virus variants are also presented. As the second part of the work, in sweet potato plants, the study was conducted from samples collected in the sweet potato germplasm bank of Embrapa Vegetables and in commercial fields across four Brazilian states (Rio Grande do Sul, São Paulo, Pernambuco and Paraíba). A total of 36 complete genome sequences was determined and compared with others from public nucleotide sequence databases (GenBank) to provide an overview of the sweepovírus (proposed name to the begomoviruses that infect plants of Ipomoea genus) genetic diversity in Brazil. Adittionally, it is proposed a review in the classification and nomenclature of these viruses in accordance with the study group on the taxonomy of geminiviruses of the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV). From the 36 complete genome sequences determined in this work, a novel species was identified and named Sweet potato leaf curl Sao Paulo virus (SPLCSPV) and the other isolates were classified as new strains or variants of Sweet potato leaf curl virus (SPLCV), Sweet potato golden vein-associated virus (SPGVaV) and Sweet potato leaf curl Spain virus (SPLCESV). In addition to studies of molecular characterization and genetic diversity, the tomato and sweet potato-infecting sweepovirus sequences were analyzed to detect possible recombination events and it was demonstrated that most of the inter and intra-species recombination events occurred in the intergenic region (IR) and in the middle of C1 open reading frame (ORF). These results demonstrated that some tomato-infecting begomovíruses are prevalent in specific regions of Brazil and that these viruses are continually evolving though mechanism of genetic variability, including recombination, as showed in this study. In sweet potato, the results showed here indicate that the genetic diversity of begomoviruses is considerably greater than previously reported and that the accumulation of viruses, favored by vegetative propagation of culture, result in recombination events leading to the emergence of new species and strans.