Dissertação
Species diversity and genetic variability of bipartite begomoviruses in the new world
Diversidade de espécies e variabilidade genética de begomovírus bissegmentados do novo mundo
Registro en:
XAVIER, César Augusto Diniz. Species diversity and genetic variability of bipartite begomoviruses in the new world. 2015. 106 f. Dissertação (Mestrado em Fitopatologia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.
Autor
Xavier, César Augusto Diniz
Institución
Resumen
The genus Begomovirus (family Geminiviridae) includes viruses with mono- and bipartite genome of circular, single-stranded DNA (ssDNA), transmitted by Bemisia tabaci to dicotyledonous plants. These viruses are divided into New World (NW) and Old World (OW) groups based on genomic organization and phylogenetic relationships. The begomoviruses constitute an important group of plant pathogens responsible for severe losses in several crops of economic importance, mainly tropical and subtropical regions. Begomoviruses evolve at high rates, compared to viruses with RNA genomes. Studies to determine the genetic structure and evolutionary dynamics of populations begomoviruses has been based solely on the DNA- A. This study aimed to: (i) carry out the molecular and biological characterization of two new begomoviruses isolated from the non-cultivated host Sida acuta; (ii) perform a comparative analysis of the genetic structure of NW begomoviruses based on the DNA-A and DNA-B components. For the first objective, total DNA was extracted from S. acuta samples collected in Viçosa, state of Minas Gerais in December 2011, and the viral genome was amplified by RCA, cloned and sequenced. Infectious clones were generated to perform the biological characterization. We identified two new species of OW-like begomoviruses present in the NW, named Sida yellow spot virus (SiYSV) and Sida golden yellow mosaic virus (SiGYMV). Moreover, both viruses have a highly divergent capsid protein gene. Interestingly, SiYSV was not transmitted by B. tabaci MEAM1. For the second objective we analyzed a total of 241 DNA-B sequences belonging to four begomovirus species (Bean golden mosaic virus, BGMV; Blainvillea yellow spot virus, BlYSV; Macroptilium yellow spot virus, MaYSV; Tomato severe rugose virus, ToSRV), obtained in this study, in addition to 239 DNA-A and 16 DNA-B sequences retrieved from GenBank. The DNA-B was more variable and more likely to recombine compared to the DNA-A. Analysis of the genetic structure of the viral populations based on either the DNA-A or the DNA-B indicated segregation based on geographical location. Together, our results indicate that while the DNA-A and DNA-B are co-evolving, they are under different selective pressures, with the DNA-B being more permissive to variation. O gênero Begomovirus (família Geminiviridae) é constituído por vírus que apresentam um ou dois componentes genômicos de DNA circular de fita simples (ssDNA), transmitidos por Bemisia tabaci (Homoptera: Aleyrodidae) a plantas dicotiledôneas. Estes vírus são divididos em dois grupos, begomovírus do Novo Mundo e do Velho Mundo, de acordo com organização genômica e relacionamento filogenético. Os begomovírus constituem um importante grupo de patógenos de plantas responsáveis por perdas severas em diversas culturas de importância econômica, principalmente em regiões tropicais e subtropicais. Begomovírus evoluem a taxas comparáveis as de vírus que possuem genoma de RNA. Diversos estudos determinando a estrutura genética e a dinâmica de populações de begomovírus tem sido realizados com base apenas na análise do componente DNA-A. Os objetivos deste estudo foram: (i) realizar a caracterização molecular e biológica de dois novos begomovírus isolados do hospedeiro não-cultivado Sida acuta; (ii) realizar uma análise comparativa da estrutura e variabilidade genética de populações de begomovírus no Novo Mundo considerando o DNA-A e o DNA-B. Para o primeiro objetivo, DNA total foi extraído de amostras Sida acuta coletadas em dezembro de 2011 em Viçosa, Minas Gerais, e o genoma viral foi amplificado por RCA, clonado e sequenciado. Clones infecciosos foram gerados para realização da caracterização biológica. Foram identificadas duas novas espécies de begomovírus, nomeadas Sida yellow spot virus (SiYSV) e Sida golden yellow mosaic virus (SiGYMV), que compartilham características com begomovírus do Velho Mundo e possuem uma proteína capsidial altamente divergente. Interessantemente, o SiYSV não foi transmitido por B. tabaci MEAM1. Para o segundo objetivo, um total de 241 sequências de DNA-B de quatro espécies de begomovírus (Bean golden mosaic virus, BGMV; Blainvillea yellow spot virus, BlYSV; Macroptilium yellow spot virus, MaYSV; Tomato severe rugose virus, ToSRV), obtidas neste estudo, além de 239 sequências de DNA-A e 16 DNA-B obtidas no GenBank, foram analizadas. O DNA-B apresentou um maior grau de variabilidade genética em relação ao DNA-A e foi mais propenso a recombinar, com a detecção de um maior número de eventos de recombinação. A análise da estrutura genética das populações virais indicou segregação com base em origem geográfica, tanto para o DNA-A quanto para o DNA-B. Em conjunto, os resultados demonstram que embora o DNA-A e o DNA-B estejam co-evoluindo, eles se encontram sob diferentes pressões seletivas, sendo o DNA-B mais permissivo a variação.