Proxecto H2020 MelonMixVir: Infeccións virais mixtas en melón: enfermidades, transmisión de vectores, supresión do silenciamento de ARN e defensa das plantas
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2015 -2017
- Orzamento asignado 170.121,6 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto MelonMixVir
O obxectivo do proxecto era comprender a MVI no melón e explorar xeitos de interferir cos pasos esenciais para reducir os danos. Para acadar estes obxectivos, analizamos un MVI empregando plantas de melón susceptibles infectadas con CYSDV e WMV. O mecanismo de defensa do virus nas plantas consiste en inhibir o silenciamento do ARN mediante a actividade de proteínas que bloquean ou reducen este mecanismo de defensa. Estas proteínas virais, supresores de silenciamento de ARN (RSS), desempeñan un papel esencial durante a infección das plantas.
Primeiro, desenvolvemos un protocolo para infectar plantas empregando os vectores naturais do CYSDV e do WMV, mosca branca e pulgón, respectivamente, e para obter o MVI. Despois monitorizamos os síntomas da infección comparando plantas con infeccións simples e mixtas e tomamos mostras cada 12 días ata os 60 días da infección para comparar os niveis do virus. As nosas observacións indicaron que as plantas con MVI foron máis afectadas que as que con SVI. Non obstante, despois de 60 días, as plantas con MVI mostraron recuperación dos síntomas da enfermidade en comparación coas plantas infectadas con WMV (ver imaxe). A cuantificación do virus revelou que a cantidade de CYSDV sempre era maior nas plantas con infección mixta. Por outra banda, o WMV comportouse do xeito oposto (WMV máis baixo en plantas con infección mixta).
A continuación, estudamos a transmisión de virus para determinar se se altera cando os insectos adquiren virus de plantas con infeccións únicas ou mixtas. Para este propósito, permitimos que os insectos adquiran SVI ou MVI (moscas brancas e pulgóns para transmitir o CYSDV e o WMV) das plantas e transmitan o virus a plántulas de melón sas (transmisión primaria). Tamén realizamos unha transmisión secundaria onde as plantas receptoras estaban preinfectadas cun virus (os pulgóns transmitían o WMV ás plantas infectadas por CYSDV e viceversa), para ver se a presenza dun virus inhibía a chegada do segundo. Tanto na transmisión primaria como na secundaria, non houbo diferenza na taxa de transmisión do CYSDV cando as moscas brancas se adquiriron en plantas con infección simple ou mixta. Non obstante, para a nosa sorpresa, no caso da transmisión do WMV observamos unha taxa de transmisión maior cando os pulgóns adquirían plantas con infección mixta. Este resultado foi inesperado, xa que a cuantificación do virus mostrou que a cantidade de WMV diminúe nas plantas con MVI en comparación coas plantas con SVI. É dicir, nas plantas con MVI hai unha menor cantidade de WMV, pero a taxa de transmisión do virus é maior cando esta é a planta fonte. Actualmente, os membros do grupo están a realizar experimentos complementarios para dilucidar mellor estes resultados.
Finalmente, investigamos se houbo algunha interacción ou relación entre o RSS de ambos virus durante o MVI. Primeiro, confirmamos a actividade RSS das proteínas descritas para cada virus e, a continuación, realizamos experimentos de localización subcelular que apuntaban a unha colocalización dalgunhas destas proteínas dentro da célula vexetal.
Para cumprir o obxectivo máis importante da investigación científica, os resultados obtidos foron difundidos tanto á comunidade científica como ao público en xeral. Presentáronse en cinco reunións científicas (nacionais e internacionais) e regularmente nos seminarios internos do instituto anfitrión. No que respecta ao público en xeral, leváronse a cabo diversas iniciativas para achegar a ciencia á sociedade e realizáronse seis actividades de divulgación.
Como todos os seres vivos, as plantas están suxeitas ao ataque de diversos patóxenos (bacterias, fungos e virus) que causan enormes perdas na agricultura mundial.
Os virus son un dos estreses bióticos máis prexudiciais que afectan aos cultivos. Na natureza, as infeccións víricas únicas (ITU) adoitan causar síntomas leves ou nulos, o que facilita a súa propagación a través da dispersión de plantas infectadas asintomáticas. En contraste, nas infeccións víricas mixtas (IVM), probablemente as máis comúns, a planta é infectada simultaneamente con dous ou máis virus. Isto pode levar a efectos sinérxicos, e a enfermidade resultante presenta síntomas máis intensos que nas infeccións urinarias. O control eficaz destas enfermidades víricas require información epidemiolóxica sobre a súa propagación (arredor do 80 % de todos os virus das plantas transmítense por insectos vectores). Ademais, os IVM poden modificar os parámetros de diseminación de virus alterando as interaccións virus-vector-hóspede.
Nalgúns casos, a importancia das IVM é ben coñecida, por exemplo, na enfermidade vírica da pataca doce (SVD), pero en moitos outros, o coñecemento limitado dispoñible dificulta avaliar o risco que supoñen. As cucurbitáceas como o melón son un bo exemplo desta situación: a pesar da frecuente incidencia de infeccións víricas mixtas (MVI) (como demostran estudos de campo recentes), ata a data só se iniciaron uns poucos estudos exhaustivos sobre este cultivo.
Unha comprensión máis profunda dos mecanismos implicados nos MIV axudaría a minimizar os seus efectos negativos en diversos cultivos en todo o mundo, aumentando a produtividade e evitando perdas, o que se traduciría en beneficios económicos directos para a sociedade.
MelonMixVir abordou o desafío fitosanitario que supón a MIV nun cultivo de suma importancia en Europa: o melón. O obxectivo principal era proporcionar asesoramento baseado na ciencia para minimizar os danos causados pola MIV nos melóns, co fin de mellorar a produción e a calidade deste cultivo e, en consecuencia, os beneficios económicos para Europa. Propuxemos unha análise sistemática de patosistemas que combinan hóspedes, virus e vectores para explorar os efectos das súas interaccións.
Os obxectivos xerais de MelonMixVir foron os seguintes: 1) Patoloxía de infeccións mixtas: determinar a gravidade e o alcance dunha infección mixta no melón e buscar medidas proactivas que favorezan o control do virus e posibles solucións para minimizar os seus danos; 2) Entomoloxía e transmisión de vectores: análise da transmisión de virus por insectos vectores (pulgóns/moscas brancas) durante a xestión in vitro (MIV) para proporcionar asesoramento e enfoques prácticos para controlar a diseminación de virus; 3) Bioloxía molecular e resistencia: determinar o papel do sistema de defensa viral que actúa durante a maduración in vitro no melón e que podería modular a resposta de resistencia das plantas hospedadoras.
Concluímos que, no caso do IMV en plantas de melón causado polo WMV (virus do mosaico da sandía) e o CYSDV (virus anano das cucurbitáceas), probablemente existe unha sinerxía onde o WMV se beneficia da presenza do CYSDV (polo menos na transmisión). A cantidade relativa de cada virus vese alterada pola presenza do outro, o que indica que dalgún xeito interactúan dentro da planta.
MelonMixVir aborda as infeccións víricas mixtas nas plantas de melón. Os virus patóxenos son responsables colectivamente de importantes perdas económicas en todo o mundo, pero a maioría dos estudos de viroloxía vexetal realízanse con uns poucos virus individuais, mentres que os casos frecuentes de infeccións mixtas están claramente infrarrepresentados. En contraste, poden producirse efectos sinérxicos graves en infeccións mixtas, mesmo entre virus que causan síntomas leves ou ningún cando se presentan sós. En consecuencia, a falta de coñecemento sobre as infeccións múltiples dificulta a avaliación do risco en numerosos cultivos. Por exemplo, nas cucurbitáceas só uns poucos estudos abordan esta situación, aínda que enquisas recentes amosan a frecuente aparición de infeccións mixtas. O obxectivo principal de MelonMixVir é cubrir esta lagoa proporcionando novos coñecementos e asesoramento científico para minimizar os danos causados polos virus nos melóns, mellorando así a produción e a calidade e aumentando os beneficios económicos para Europa. Con este fin, o noso obxectivo é explorar as posibles semellanzas das plantas de melón coinfectadas por potyvirus (WMV) + crinivirus (CYSDV) co patosistema similar máis coñecido que resulta na enfermidade viral da pataca doce (SPVD). A análise comparativa centrarase en varios pasos, incluíndo a transmisión por insectos vectores (pulgóns e moscas brancas), os mecanismos de defensa das plantas (baseados no silenciamento do ARN) e as respostas aos patóxenos (mediante a acción de supresores do silenciamento do ARN). Empregaranse enfoques da viroloxía, a entomoloxía e a bioloxía molecular para comprender mellor os diferentes procesos. Este ambicioso proxecto está deseñado para complementar a experiencia da candidata, permitíndolle avanzar nunha carreira como fitopatóloga. Os resultados inclúen o deseño de novas estratexias de xestión e recomendacións para reducir os danos causados polos virus. O traballo levarase a cabo en colaboración directa cunha organización asociada, a empresa privada de sementes Semillas Fitó, para acadar o obxectivo de proporcionar unha aplicación práctica clara ao coñecemento xerado.
Ata onde sabemos, este é o primeiro estudo que aborda a MVI no melón dun xeito sistemático e controlado. Agardamos que estes resultados axuden a descifrar o MVI non só nos melóns, senón tamén noutros cultivos. As ferramentas desenvolvidas para xestionar a poboación de insectos serán sen dúbida moi útiles para traballos futuros que aborden problemas semellantes. Os resultados da transmisión tamén poden ser de gran valor para controlar a propagación do virus no campo (como o control da poboación de mosca branca para tentar minimizar a presenza do CYSDV e, en consecuencia, a presenza de plantas infectadas de xeito mixto).
Os resultados obtidos aquí son a base para producir plantas de melón con características melloradas de resistencia a virus. Isto terá un impacto positivo directo na economía europea ao mellorar a competitividade do sector e beneficiará á sociedade ao permitir a produción e, en consecuencia, o consumo de froita de maior calidade. Ademais, os usos potenciais e o valor comercial das ferramentas xeradas pódense estender a outros cultivos, ampliando o impacto dos resultados de MelonMixVir máis alá dos límites dun só cultivo e unha única área xeográfica.
- CENTRE DE RECERCA EN AGRIGENOMICA CSIC-IRTA-UAB-UB (CRAG-CERCA)
Proxectos relacionados
