Projecte H2020 MelonMixVir: Infeccions virals mixtes en meló: malaltia, transmissió per vectors, supressió del silenciament de l'ARN i defensa de la planta
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2015 -2017
- Pressupost assignat 170.121,6 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte MelonMixVir
La idea del projecte era comprendre el MVI en meló i explorar les maneres dinterferir amb els passos essencials per reduir els danys. Per assolir aquests objectius, analitzem un MVI utilitzant plantes de meló susceptibles infectades amb CYSDV i WMV. El mecanisme de defensa del virus a la planta consisteix en la inhibició del silenciament de l'ARN mitjançant l'activitat de proteïnes que bloquegen o redueixen aquest mecanisme de defensa. Aquestes proteïnes virals, els supressors del silenciament de l'ARN (RSS), tenen un paper essencial durant la infecció de la planta.
En primer lloc, desenvolupem un protocol per infectar plantes utilitzant els vectors naturals de CYSDV i WMV, mosca blanca i pugó, respectivament, i per obtenir el MVI. Posteriorment, fem un seguiment dels símptomes de la infecció comparant les plantes amb infecció simple i mixta i prenem mostres cada 12 dies fins als 60 dies d'infecció per comparar la quantitat de virus. Les nostres observacions van indicar que les plantes amb MVI es van veure més afectades que les amb SVI. Tot i això, després de 60 dies, les plantes amb MVI van mostrar una recuperació dels símptomes de la malaltia en comparació amb les plantes infectades amb WMV (vegeu la imatge). La quantificació del virus va revelar que la quantitat de CYSDV sempre va ser més gran en plantes amb infecció mixta. D'altra banda, el WMV es va comportar de manera oposada (menor WMV a plantes amb infecció mixta).
Tot seguit, estudiem la transmissió del virus per saber si s'altera quan els insectes adquireixen els virus en plantes amb infecció única o mixta. Per a aquest objectiu, deixem que els insectes adquireixin en plantes SVI o en MVI (mosques blanques i pugons per transmetre CYSDV i WMV) i transmetin el virus a plàntules de meló sanes (transmissió primària). També vam fer transmissió secundària on les plantes receptores van ser preinfectades amb un virus (pulgons van transmetre WMV a plantes infectades amb CYSDV i viceversa), per veure si la presència d'un virus va inhibir l'arribada del segon. En totes dues transmissions primària i secundària no hi va haver diferència en la taxa de transmissió de CYSDV quan les mosques blanques van adquirir en plantes amb infecció única o mixta. Tot i això, per a la nostra sorpresa, en el cas de la transmissió de WMV observem una taxa de transmissió més alta quan els pugons van adquirir en plantes amb infecció mixta. Aquest resultat va ser inesperat, ja que la quantificació del virus va mostrar que la quantitat de WMV disminueix en plantes amb MVI en comparació de les plantes amb SVI. És a dir, en plantes amb MVI hi ha una menor quantitat de WMV, però la taxa de transmissió del virus és més gran quan aquesta és la planta font. Actualment, els membres del grup estan fent experiments complementaris per dilucidar millor aquests resultats.
Finalment, investiguem si hi havia alguna interacció o relació entre la RSS dels dos virus durant la MVI. Primer, confirmem l'activitat RSS de les proteïnes descrites per a cada virus i, tot seguit, fem experiments de localització subcel·lular que apunten a una col·localització d'algunes d'aquestes proteïnes dins la cèl·lula vegetal.
Per complir l'objectiu més important de la investigació científica, els resultats obtinguts es van difondre tant a la comunitat científica com al públic general. Es van presentar en cinc reunions científiques (nacionals i internacionals) i regularment als seminaris interns de l'institut amfitrió. Pel que fa al públic general, es van realitzar diverses iniciatives per acostar la ciència a la societat i es van dur a terme sis activitats de difusió
Com tots els éssers vius, les plantes estan subjectes a l'atac de diferents patògens (bacteris, fongs i virus) que ocasionen enormes pèrdues a l'agricultura mundial.
Els virus constitueixen un dels estressos biòtics més nocius que afecten els cultius. A la natura, les infeccions virals úniques (IVU) solen causar símptomes lleus o nuls, cosa que en facilita la propagació mitjançant la dispersió de plantes infectades asimptomàtiques. Per contra, a les infeccions virals mixtes (IVM), probablement les més comunes, la planta s'infecta simultàniament amb dos o més virus. Això pot provocar efectes sinèrgics, amb la malaltia resultant presentant símptomes més intensos que amb les IVU. Un control eficaç d'aquestes malalties virals requereix informació epidemiològica sobre la propagació (al voltant del 80% de tots els virus vegetals es transmeten per insectes vectors). A més, les IVM poden modificar els paràmetres de disseminació del virus en alterar les interaccions virus-vector-hoste.
En alguns casos, la importància de les IVM és ben coneguda, per exemple, a la malaltia viral de la batata (EVD), però en molts altres, l'escàs coneixement disponible dificulta l'avaluació del risc que representen. Les cucurbitàcies com el meló són un bon exemple d'aquesta situació: malgrat la freqüent incidència d'infeccions virals mixtes (IVM) (com demostren estudis de camp recents), fins ara només s'han iniciat uns quants estudis exhaustius en aquest cultiu.
Un coneixement més profund dels mecanismes implicats a les IVM ajudaria a minimitzar els seus efectes negatius en diversos cultius a nivell mundial, augmentant la productivitat i evitant pèrdues, la qual cosa es traduiria en beneficis econòmics directes per a la societat.
MelonMixVir va abordar el repte fitosanitari que planteja la IVM en un cultiu de summa importància a Europa: el meló. Lobjectiu principal era proporcionar assessorament amb base científica per minimitzar els danys causats per la IVM al meló, amb lobjectiu de millorar la producció i la qualitat daquest cultiu i, en conseqüència, els beneficis econòmics per a Europa. Vam proposar una anàlisi sistemàtica de patosistemes que combinen hostes, virus i vectors per explorar els efectes de les seves interaccions.
Els objectius generals de MelonMixVir van ser els següents: 1) Patologia d'infeccions mixtes: determinar la gravetat i l'extensió d'una infecció mixta en meló i cercar mesures proactives que afavoreixin el control del virus i possibles solucions per minimitzar-ne els danys; 2) Entomologia i transmissió de vectors: anàlisi de la transmissió de virus per insectes vectors (pulgons/mosques blanques) durant una IVM per proporcionar assessorament i enfocaments pràctics per controlar la disseminació del virus; 3) Biologia molecular i resistència: determinar el paper del sistema de defensa viral que actua durant la IVM en meló que podria modular la resposta de resistència de les plantes allotjadores.
Concloem que, en el cas d'una IMV en plantes de meló causada pel WMV (virus del mosaic de la síndria) i el CYSDV (virus del nanisme de les cucurbitàcies), probablement hi hagi una sinergia on el WMV es beneficia de la presència del CYSDV (almenys en la transmissió). La quantitat relativa de cada virus es veu alterada per la presència de l'altre, cosa que indica que, d'alguna manera, interactuen dins la planta.
MelonMixVir s'ocupa de les infeccions virals mixtes a les plantes de meló. Els virus patògens són col·lectivament responsables d'importants pèrdues econòmiques a tot el món, però la majoria dels estudis de virologia vegetal es fan amb uns quants virus individuals, mentre que els freqüents casos d'infeccions mixtes estan clarament subrepresentats. Per contra, es poden produir efectes sinèrgics greus en infeccions mixtes, fins i tot entre virus que causen símptomes lleus o cap símptoma quan estan sols. Per tant, la manca de coneixement sobre infeccions múltiples dificulta l'avaluació del risc en nombrosos cultius. Per exemple, a les cucurbitàcies només uns quants estudis aborden aquesta situació, tot i que enquestes recents mostren la freqüent aparició d'infeccions mixtes. L'objectiu principal de MelonMixVir és omplir aquest buit, proporcionant nous coneixements i assessorament científic per minimitzar el dany causat pels virus al meló, i així millorar la producció i la qualitat, i augmentar els beneficis econòmics per a Europa. Per això, pretenem explorar les possibles similituds de les plantes de meló coinfectades per potyvirus (WMV) + crinivirus (CYSDV) amb el patosistema similar més conegut que resulta en la malaltia del virus de la batata (SPVD). L'anàlisi comparativa se centrarà en diversos passos, inclosa la transmissió per insectes vectors (pulgons i mosques blanques), els mecanismes de defensa de les plantes (basats en el silenciament de l'ARN) i les respostes dels patògens (per acció dels supressors del silenciament de l'ARN). Es faran servir enfocaments de virologia, entomologia i biologia molecular per comprendre millor els diferents processos. Aquest projecte ambiciós està dissenyat per complementar l'experiència de la candidata, permetent progressar en una carrera com a fitopatòloga. Els resultats inclouen el disseny de noves estratègies de gestió i recomanacions per reduir els danys causats per virus. El treball es farà en col·laboració directa amb una organització col·laboradora, l'empresa privada de llavors Semillas Fitó, per complir amb el propòsit de donar una clara aplicació pràctica al coneixement generat.
Fins on sabem, aquest és el primer treball que aborda el MVI en meló de manera sistemàtica i controlada. Esperem que aquests resultats ajudin a desxifrar el MVI no només en meló, sinó també en altres cultius. Les eines desenvolupades per gestionar la població de l'insecte seran sens dubte molt útils per a treballs futurs que abordin problemes similars. Així mateix, els resultats de transmissió poden ser de gran valor per controlar la disseminació del virus al camp (com el control de la població de mosca blanca per intentar minimitzar la presència de CYSDV i, per tant, la presència de plantes infectades mixtes).
Els resultats obtinguts aquí són la base per produir plantes de meló amb característiques millorades de resistència a virus. Això tindrà un impacte positiu directe a l'economia europea en millorar la competitivitat del sector i beneficiarà la societat en permetre la producció, i per tant el consum, de fruites de millor qualitat. A més, els usos potencials i el valor comercial de les eines generades es poden estendre a altres cultius, ampliant l'impacte dels resultats de MelonMixVir més enllà dels límits d'un sol cultiu i una única zona geogràfica.
- CENTRE DE RECERCA EN AGRIGENOMICA CSIC-IRTA-UAB-UB (CRAG-CERCA)
Projectes relacionats
