Virome bioprospection in ornamental plants of Bromeliaceae and Orchidaceae families in brazilian highlands

Abstract

Os vírus são entidades biológicas comuns em todos os ambientes terrestres, mas pouco se sabe sobre. A avaliação é de que o conhecimento sobre a virosfera eucariótica total seja inferior a 1%. A maior parte da informação está restrita a vírus que causam doenças e perdas econômicas. Outras relações ecológicas e descrição de espécies crípticas de vírus continuam praticamente inexploradas. O segmento de estudo sobre vírus de plantas não é distinto. A compreensão da diversidade, forças evolutivas e seu impacto é desconhecida. No entanto, com o advento do High throughput sequencing (HTS), o estudo do viroma tornou-se tangível e de rápido crescimento. Da mesma forma, as ferramentas de bioinformática melhoraram a compreensão da diversidade viral e dos padrões de evolução. Com a pandemia de SARS-CoV 2 e o possível surgimento de novas doenças virais em humanos e em outros eucariotos, é notório a necessidade da exploração e a geração de novas informações sobre a virosfera terrestre. A família Orchidaceae é a segunda maior família de plantas que florescem. Eles crescem predominantemente em áreas tropicais, assim como as espécies da família Bromeliaceae. Os estudos sobre diversidade viral de ambas as famílias são escassos, exceto para as plantas de interesse econômico. Ainda assim, diante de outras espécies economicamente importantes, o volume de pesquisa é incipiente. Neste trabalho, a bioprospecção de viromas foi realizada com espécimes da família Bromeliaceae e Orchidaceae encontradas em cultivos e reservas ecológicas privadas no planalto central. O HTS de DNA e de RNA dessas plantas foram feitos utilizando a plataforma Illumina NovaSeq 6000 e HiSeq 2000, respectivamente. Programas de bioinformática, CLC Genomic Workbench v. 20.0 e Geneious R11.1, foram utilizados para estudar os resultados encontrados no viroma. Dois novos vírus de DNA e sete de RNA foram descritos infectando orquídeas e bromélias. No primeiro capítulo, uma revisão bibliográfica sobre o mercado de plantas ornamentais e sobre a incidência de viroses sobre nelas foi desenvolvida com o intuito de explorar o status quo das pesquisas na área. No segundo capítulo, a exploração dos resultados de HTS de RNA de 54.088.166 reads e 16.560 contigs foi feita com o intuito de caracterizar os possíveis vírus de RNA presentes. Para isso, os contigs obtidos foram confrontados contra um banco de dados de sequências virais via BLASTn. 15 sequências virais de RNA, até então não caracterizadas foram identificadas. Ao total sete novas espécies virais foram caracterizadas. Sendo uma sequência pertencente ao gênero Alphaendornavirus (família Endornaviridae), duas pertencentes ao gênero Totivirus (família Totiviridae), três pertencentes ao gênero Polerovirus (família Solemoviridae), dois RNA 1 e dois RNA 2 pertencentes ao gênero Dichorhavirus (família Rhabdoviridae) e um RNA 1 e um RNA 2 pertencente ao gênero Nepovirus (família Secoviridae). Três sequencias de RNA 1 relacionados ao gênero Sadwavirus, família Secoviridae, foram identificados. Entretanto, nenhum RNA 2 foi encontrado. De acordo com os critérios de classificação de gênero adotados pelo International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), as informações encontradas dessas três sequências são insuficientes para estabelecer novas espécies. As sete novas espécies foram nomeadas de Alphaendornavirus monocotyledonae (OQ866133); Dichorhavirus monocotyledonae (OQ866129, OQ866130, OQ866131, OQ866132); Nepovirus monocotyledonae (OQ866134, OQ866135); Polerovirus monocotyledonae 1 (OQ866138); Polerovirus monocotyledonae 2 (OQ866139, OQ866140); Totivirus monocotyledonae 1 (OQ866136); Totivirus monocotyledonae 2 (OQ866137). No terceiro capítulo, encontra-se o prefácio dos locais de coleta, da catalogação de amostra e das metodologias empregada nos capítulos subsequentes, o quarto e o quinto capítulo, em que os 11.060.510 reads e 163.808 contigs de HTS são trabalhados. O quarto capítulo é uma Disease note de infecção mista de dois begomovírus conhecidos, o tomato severe rugose virus (ToSRV) e o tomato chlorotic mottle virus (ToCMoV), em orquídeas do gênero Dendrobium. O quinto capítulo é uma caracterização de dois patógenos altamente divergentes, pertencentes ao gênero Geminiviridae, infectando orquídeas do gênero Spathoglottis. As duas novas sequências virais, denominadas Spathoglottis-associated mottle virus 1 (OQ791967) e Spathoglottis-associated mottle virus 2 (OQ791968), devem ser consideradas novas espécies. Primers foram desenhados para ambas as sequências e confirmaram a infecção em amostras de orquídeas do gênero Spathoglottis.