Proxecto H2020 MelonMixVir: infeccións virais mixtas no melón: enfermidade, transmisión vectorial, supresión do silenciamento do ARN e defensa das plantas
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2015 -2017
- Orzamento asignado 170.121,6 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto MelonMixVir
O obxectivo do proxecto era comprender o MVI no melón e explorar formas de interferir cos pasos esenciais para reducir o dano. Para acadar estes obxectivos, analizouse un MVI utilizando 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 do ARN (RSS), xogan un papel esencial durante a infección das plantas.
En primeiro lugar, desenvolvemos un protocolo para infectar plantas utilizando os vectores naturais de CYSDV e WMV, mosca branca e pulgón, respectivamente, e para obter MVI. Despois monitorizamos os síntomas da infección comparando plantas con infeccións únicas e mixtas e tomamos mostras cada 12 días ata os 60 días de infección para comparar os niveis de virus. As nosas observacións indicaron que as plantas con MVI estaban máis afectadas que as 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 foi maior nas plantas con infección mixta. Por outra banda, o WMV comportouse de xeito contrario (menor WMV en plantas con infección mixta).
A continuación, estudamos a transmisión do virus para determinar se se altera cando os insectos adquiren virus de plantas con infeccións únicas ou mixtas. Para este fin, permitimos que os insectos adquiran SVI ou MVI (moscas brancas e pulgóns para transmitir CYSDV e WMV) das plantas e transmitan o virus a mudas de melón sans (transmisión primaria). Tamén realizamos a transmisión secundaria onde as plantas receptoras estaban preinfectadas cun virus (os pulgóns transmitían o WMV ás plantas infectadas con CYSDV e viceversa), para ver se a presenza dun virus inhibía a chegada do segundo. Tanto na transmisión primaria como na secundaria, non houbo diferenzas na taxa de transmisión de CYSDV cando se adquiriron moscas brancas en plantas con infección única ou mixta. Non obstante, para a nosa sorpresa, no caso da transmisión WMV observamos unha maior taxa de transmisión cando os pulgóns se adquirían en 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 orixe. 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. En primeiro lugar, confirmamos a actividade RSS das proteínas descritas para cada virus e despois realizamos experimentos de localización subcelular que apuntaban a unha colocalización dalgunhas destas proteínas dentro da célula vexetal.
Para cumprir co obxectivo máis importante da investigación científica, os resultados obtidos foron difundidos tanto á comunidade científica como ao público en xeral. Foron presentados en cinco encontros científicos (nacionais e internacionais) e regularmente nos seminarios internos do instituto anfitrión. No que respecta ao público en xeral, desenvolvéronse diversas iniciativas para achegar a ciencia á sociedade e realizáronse seis actividades de divulgación.
Como todos os seres vivos, as plantas están sometidas ao ataque de diversos patóxenos (bacterias, fungos e virus) que provocan enormes perdas na agricultura mundial.
Os virus son un dos estrés bióticos máis prexudiciais que afectan aos cultivos. Na natureza, as infeccións virales únicas (ITU) adoitan causar síntomas leves ou nulos, facilitando a súa propagación mediante a dispersión de plantas infectadas asintomáticas. Pola contra, nas infeccións víricas mixtas (MVI), probablemente as máis comúns, a planta está infectada simultaneamente con dous ou máis virus. Isto pode levar a efectos sinérxicos, e a enfermidade resultante presenta síntomas máis intensos que as ITU. O control eficaz destas enfermidades virais require información epidemiolóxica sobre a súa propagación (ao redor do 80% de todos os virus vexetais transmítense por insectos vectores). Ademais, os IVM poden modificar os parámetros de diseminación do virus alterando as interaccións virus-vector-host.
Nalgúns casos, a importancia das IVM é ben coñecida, por exemplo, na enfermidade viral da batata (SVD), pero noutros moitos, o escaso coñecemento dispoñible dificulta a avaliación do risco que supoñen. As cucurbitáceas como o melón son un bo exemplo desta situación: a pesar da frecuente incidencia de infeccións virales mixtas (MVI) (como demostran estudos de campo recentes), só se iniciaron uns poucos estudos exhaustivos neste cultivo ata a data.
Unha comprensión máis profunda dos mecanismos implicados nos IVM axudaría a minimizar os seus efectos negativos sobre 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 reto fitosanitario que supón IVM nun cultivo de máxima importancia en Europa: o melón. O obxectivo principal era ofrecer un asesoramento científico para minimizar os danos causados pola IVM nos melóns, co obxectivo 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 extensión dunha infección mixta no melón e buscar medidas proactivas que favorezan o control do virus e posibles solucións para minimizar o seu dano; 2) Entomoloxía e transmisión de vectores: análise da transmisión do virus por insectos vectores (pulgóns/moscas brancas) durante a IVM para proporcionar consellos e enfoques prácticos para controlar a diseminación do virus; 3) Bioloxía molecular e resistencia: determinar o papel do sistema de defensa viral que actúa durante a IVM no melón que podería modular a resposta de resistencia das plantas hóspedes.
Concluímos que, no caso do IMV en plantas de melón causado por WMV (Watermelon mosaic virus) e CYSDV (Cucurbit Dwarf virus), probablemente exista unha sinerxía onde o WMV se beneficie da presenza de CYSDV (polo menos na transmisión). A cantidade relativa de cada virus é alterada pola presenza do outro, o que indica que dalgún xeito interactúan dentro da planta.
MelonMixVir aborda infeccións virais mixtas en plantas de melón. Os virus patóxenos son colectivos responsables de importantes perdas económicas en todo o mundo, pero a maioría dos estudos de viroloxía vexetal realízanse con algúns virus individuais, mentres que os casos frecuentes de infeccións mixtas están claramente infrarrepresentados. Pola contra, os efectos sinérxicos graves poden ocorrer en infeccións mixtas, mesmo entre virus que causan síntomas leves ou nulos cando están presentes sós. En consecuencia, a falta de coñecemento sobre as múltiples infeccións dificulta a avaliación do risco en numerosos cultivos. Por exemplo, en cucurbitáceas só algúns estudos abordan esta situación, aínda que enquisas recentes mostran a aparición frecuente de infeccións mixtas. O principal obxectivo de MelonMixVir é cubrir este oco proporcionando novos coñecementos e consellos científicos para minimizar os danos causados polo virus nos melóns, mellorando así a produción e a calidade e aumentando os beneficios económicos para Europa. Para iso, pretendemos explorar as posibles semellanzas das plantas de melón coinfectadas por potyvirus (WMV) + crinivirus (CYSDV) co patosistema similar máis coñecido que produce a enfermidade do virus da batata (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 dos patóxenos (a través da acción dos supresores do silenciamento do ARN). Utilizaranse enfoques da viroloxía, da entomoloxía e da bioloxía molecular para comprender mellor os diferentes procesos. Este ambicioso proxecto está deseñado para complementar a experiencia da candidata, permitíndolle avanzar na carreira de fitopatóloga. Os resultados inclúen o deseño de novas estratexias de xestión e recomendacións para reducir os danos causados polos virus. O traballo realizarase en colaboración directa cunha organización colaboradora, a empresa privada de sementes Semillas Fitó, para acadar o obxectivo de proporcionar unha clara aplicación práctica ao coñecemento xerado.
Segundo sabemos, este é o primeiro estudo que aborda o IMV no melón de forma sistemática e controlada. 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 futuros traballos que aborden problemas similares. Os resultados da transmisión tamén poden ser de gran valor para controlar a propagación do virus no campo (como controlar a poboación de mosca branca para tratar de minimizar a presenza de CYSDV e, en consecuencia, a presenza de plantas infectadas mixtas).
Os resultados obtidos aquí son a base para producir plantas de melón con características melloradas de resistencia aos virus. Isto repercutirá positivamente directamente na economía europea ao mellorar a competitividade do sector e beneficiará á sociedade ao permitir a produción e, en consecuencia, o consumo de froitas de maior calidade. Ademais, os posibles usos e o valor comercial das ferramentas xeradas pódense estender a outros cultivos, ampliando o impacto dos resultados de MelonMixVir máis aló dos límites dun só cultivo e dunha única área xeográfica.
- CENTRE DE RECERCA EN AGRIGENOMICA CSIC-IRTA-UAB-UB (CRAG-CERCA)
Proxectos relacionados
