Identificação de vírus em tomateiro através de análise por sequenciamento de alto desempenho

Abstract

O tomateiro é uma solanácea cultivada em várias partes do mundo, com fruto rico em compostos com propriedades antioxidantes e anticancerígenas. A tomaticultura está sujeita a várias doenças que podem limitar sua produção, diversos vírus têm sido descritos e estão amplamente disseminados nos campos de produção. As viroses estão dentre as doenças de maior importância, pois são de difícil controle e não existem produtos anti-virais disponíveis no mercado. A diagnose das espécies virais é realizada comumente por técnicas tradicionais e modernas, testes sorológicos como o ELISA e testes moleculares como a RT-PCR e a PCR são utilizados para detecção de patógenos previamente caracterizados. As limitações dessas técnicas aparecem quando se trata da detecção e identificação de um novo vírus. Identificar o agente causador de uma nova doença, onde não se tem informações sobre a morfologia, composição ou características químicas e físicas do patógeno, utilizando tais técnicas juntamente com microscopia eletrônica constitui uma tarefa difícil que pode demorar meses ou anos. Devido a essas dificuldades, novas abordagens para melhorar a identificação dos agentes causadores de novas doenças foram desenvolvidas. A abordagem metagenômica utilizando o método de Sanger gerou uma série de realizações importantes, porém, ao final do século XX, o sequencimento de alto desempenho (Next generation sequencing – NGS) foi lançado para suprir as limitações desse método. O sequenciamento de alto desempenho sequencia massalmente a população de ácidos nucleícos presentes em uma amostra, gerando sequências curtas de uma ou de ambas as extremidades, conhecidas como reads. O advento dessa forma de sequenciar transformou os estudos metagenômicos de grande escala em procedimentos práticos e de baixo custo. Com o objetivo de conhecer a população viral (viroma) e de obter genomas virais completos ou parciais, o sequenciamento de alto desempenho foi implementado para detectar patógenos virais em tomateiros de Brazlândia (DF), Campinas (SP) e Araguari (MG). Amostras de tomateiros que apresentavam sintomas típicos de infecções virais foram coletadas e agrupadas em cinco amostras compostas: BRAZ, com plantas de Brazlândia e AHOL, TOCA1, TOCA2, com plantas de Campinas e CAM-RNY2, com plantas de Araguari. As amostras compostas foram submetidas ao processo de semi-purificação de partículas virais, à extração de RNA e posteriormente foram enviadas para sequenciamento na plataforma Illumina HiSeq2000, na Macrogen (Coréia do Sul). Diversos vírus de ocorrência habitual nos campos de produção brasileiros foram detectados: os tospovírus Groundnut ringspot virus, o Tomato spotted wilt virus; o tobravírus Pepper ringspot virus; o crinivírus Tomato chlorosis virus; os begomovírus Sida micrantha mosaic virus e o Tomato severe rugose virus; o tymovírus Tomato blistering mosaic virus; e os potyvírus Pepper yellow mosaic virus e Potato virus Y. O Pepper mild mottle virus foi detectado como um resultado inesperado, devido à predominância de tobamoviroses causadas por Tomato mosaic virus em tomateiro. Dois contigs da amostra BRAZ geraram suspeitas de existência de uma nova espécie de ilarvírus, devido a sua baixa identidade com Ageratum latent virus e Parietaria mottle virus. O amalgavírus Southern tomato virus foi detectado em todas as bibliotecas e dois genomas semi-completos foram montados (STV-DF e STV-MG). Esses genomas mostraram alta identidade de nucleotídeos entre si e com os demais isolados de STV depositados no banco de dados. O STV é um vírus de RNA fita-dupla de aproximadamente 3,5 Kbp, pertencente ao gênero Amalgavirus, que foi descrito na América do Norte (Estados Unidos e México). Não há evidências de transmissão mecânica ou por enxertia desse vírus, porém, estudos anteriores confirmaram elevadas taxas de transmissão vertical (70% – 90%). Os relatos desse vírus têm crescido nos últimos anos, foi relatado também na França, na Espanha, na China, na Itália e em Bangladesh. A detecção sempre em co-infecção com outros vírus e a ausência de sintomas em plantas positivas para o vírus gerou dúvidas a respeito de sua patogenicidade, porém sua alta taxa de transmissão vertical e a expansão de sua distribuição gerou preocupações para a indústria do tomate. Maiores estudos são necessários para definir o efeito de sua presença em lotes de sementes comerciais e o seu potencial de patogenicidade. Com o objetivo de caracterizar o isolado de STV encontrado no Brasil, a presença desse vírus foi confirmada e foi realizado um estudo filogenético, além da detecção por RT-PCR em plantas coletadas no campo e em sementes comerciais de tomateiro utilizando dois pares de primers. Todas as amostras compostas originais testadas apresentaram resultados positivos para RT-PCR, com ambos os primers. A clonagem e sequenciamento de fragmento gerado a partir da amostra BRAZ possibilitou a obtenção dos nucleotídeos faltantes na sequência STV-DF. A análise filogenética da RNA polimerase pelo método da máxima verossimilhança, mostrou agrupamento dos isolados de STV-DF e STV-MG com as demais sequências de STV. Os isolados de STV permaneceram próximos a outros vírus pertencentes à família Amalgaviridae, que se mostraram mais próximos dos vírus da família Partitiviridae que do vírus pertencente à família Totiviridae. O vírus foi detectado em amostras coletadas em Brazlândia e Taquara (DF), em São José do Rio Preto (SP), em Corúmba de Goiás, Morrinhos e Goianápolis (GO) e em Reserva (PR) As plântulas testadas das cultivares Predador, Santa Clara, H-9992 e H-9553 também apresentaram resultados positivos para infecção por STV. A alta similaridade entre os isolados de STV encontrados e os existentes e a detecção desse vírus em plântulas de sementes comerciais indicam uma provável introdução do vírus através de materiais vegetais importados. Aproximadamente um sétimo dos vírus de plantas conhecidos são transmitidos por sementes de pelo menos uma espécie vegetal por ele infectada. A detecção desse vírus em plântulas oriundas de sementes comerciais demonstra a fragilidade do controle do material vegetal que entra no país. Quatorze países exportam sementes de tomate para o Brasil sem a análise de risco de pragas por estarem autorizados pelo MAPA. Embora a importação seja importante para a economia do país, a ineficiência das medidas fitossanitárias para autorizar a entrada das sementes pode trazer consequências desastrosas para agricultura brasileira.