Proyecto H2020 MelonMixVir: Infecciones virales mixtas en melón: enfermedad, transmisión por vectores, supresión del silenciamiento del ARN y defensa de la planta
- Tipo Proyecto
- Status Completado
- Ejecución 2015 -2017
- Presupuesto asignado 170.121,6 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación Horizonte 2020
- Sitio web del proyecto MelonMixVir
La idea del proyecto era comprender el MVI en melón y explorar las maneras de interferir con los pasos esenciales para reducir los daños. Para lograr estos objetivos, analizamos un MVI utilizando plantas de melón susceptibles infectadas con CYSDV y WMV. El mecanismo de defensa del virus en la planta consiste en la inhibición del silenciamiento del ARN mediante la actividad de proteínas que bloquean o reducen este mecanismo de defensa. Estas proteínas virales, los supresores del silenciamiento del ARN (RSS), desempeñan un papel esencial durante la infección de la planta.
En primer lugar, desarrollamos un protocolo para infectar plantas utilizando los vectores naturales de CYSDV y WMV, mosca blanca y pulgón, respectivamente, y para obtener el MVI. Posteriormente, realizamos un seguimiento de los síntomas de la infección comparando las plantas con infección simple y mixta, y tomamos muestras cada 12 días hasta los 60 días de infección para comparar la cantidad de virus. Nuestras observaciones indicaron que las plantas con MVI se vieron más afectadas que las con SVI. Sin embargo, después de 60 días, las plantas con MVI mostraron una recuperación de los síntomas de la enfermedad en comparación con las plantas infectadas con WMV (véase la imagen). La cuantificación del virus reveló que la cantidad de CYSDV siempre fue mayor en plantas con infección mixta. Por otro lado, el WMV se comportó de manera opuesta (menor WMV en plantas con infección mixta).
A continuación, estudiamos la transmisión del virus para saber si se altera cuando los insectos adquieren los virus en plantas con infección única o mixta. Para este objetivo, dejamos que los insectos adquieran en plantas SVI o en MVI (moscas blancas y pulgones para transmitir CYSDV y WMV) y transmitan el virus a plántulas de melón sanas (transmisión primaria). También realizamos transmisión secundaria donde las plantas receptoras fueron preinfectadas con un virus (pulgones transmitieron WMV a plantas infectadas con CYSDV y viceversa), para ver si la presencia de un virus inhibió la llegada del segundo. En ambas transmisiones primaria y secundaria no hubo diferencia en la tasa de transmisión de CYSDV cuando las moscas blancas adquirieron en plantas con infección única o mixta. Sin embargo, para nuestra sorpresa, en el caso de la transmisión de WMV observamos una tasa de transmisión más alta cuando los pulgones adquirieron en plantas con infección mixta. Este resultado fue inesperado, ya que la cuantificación del virus mostró que la cantidad de WMV disminuye en plantas con MVI en comparación con las plantas con SVI. Es decir, en plantas con MVI hay una menor cantidad de WMV, pero la tasa de transmisión del virus es mayor cuando esta es la planta fuente. Actualmente, los miembros del grupo están realizando experimentos complementarios para dilucidar mejor estos resultados.
Finalmente, investigamos si existía alguna interacción o relación entre la RSS de ambos virus durante la MVI. Primero, confirmamos la actividad RSS de las proteínas descritas para cada virus y, a continuación, realizamos experimentos de localización subcelular que apuntan a una colocalización de algunas de estas proteínas dentro de la célula vegetal.
Para cumplir con el objetivo más importante de la investigación científica, los resultados obtenidos se difundieron tanto a la comunidad científica como al público general. Se presentaron en cinco reuniones científicas (nacionales e internacionales) y regularmente en los seminarios internos del instituto anfitrión. Con respecto al público general, se realizaron diversas iniciativas para acercar la ciencia a la sociedad y se llevaron a cabo seis actividades de difusión
Como todos los seres vivos, las plantas están sujetas al ataque de diferentes patógenos (bacterias, hongos y virus) que ocasionan enormes pérdidas en la agricultura mundial.
Los virus constituyen uno de los estreses bióticos más dañinos que afectan a los cultivos. En la naturaleza, las infecciones virales únicas (IVU) suelen causar síntomas leves o nulos, lo que facilita su propagación mediante la dispersión de plantas infectadas asintomáticas. Por el contrario, en las infecciones virales mixtas (IVM), probablemente las más comunes, la planta se infecta simultáneamente con dos o más virus. Esto puede provocar efectos sinérgicos, con la enfermedad resultante presentando síntomas más intensos que con las IVU. Un control eficaz de estas enfermedades virales requiere información epidemiológica sobre su propagación (alrededor del 80% de todos los virus vegetales se transmiten por insectos vectores). Además, las IVM pueden modificar los parámetros de diseminación del virus al alterar las interacciones virus-vector-huésped.
En algunos casos, la importancia de las IVM es bien conocida, por ejemplo, en la enfermedad viral de la batata (EVD), pero en muchos otros, el escaso conocimiento disponible dificulta la evaluación del riesgo que representan. Las cucurbitáceas como el melón son un buen ejemplo de esta situación: a pesar de la frecuente incidencia de infecciones virales mixtas (IVM) (como demuestran recientes estudios de campo), hasta la fecha solo se han iniciado unos pocos estudios exhaustivos en este cultivo.
Un conocimiento más profundo de los mecanismos implicados en las IVM ayudaría a minimizar sus efectos negativos en diversos cultivos a nivel mundial, aumentando la productividad y evitando pérdidas, lo que se traduciría en beneficios económicos directos para la sociedad.
MelonMixVir abordó el reto fitosanitario que plantea la IVM en un cultivo de suma importancia en Europa: el melón. El objetivo principal era proporcionar asesoramiento con base científica para minimizar los daños causados por la IVM en el melón, con el objetivo de mejorar la producción y la calidad de este cultivo y, en consecuencia, los beneficios económicos para Europa. Propusimos un análisis sistemático de patosistemas que combinan hospedadores, virus y vectores para explorar los efectos de sus interacciones.
Los objetivos generales de MelonMixVir fueron los siguientes: 1) Patología de infecciones mixtas: determinar la gravedad y la extensión de una infección mixta en melón y buscar medidas proactivas que favorezcan el control del virus y posibles soluciones para minimizar sus daños; 2) Entomología y transmisión de vectores: análisis de la transmisión de virus por insectos vectores (pulgones/moscas blancas) durante una IVM para proporcionar asesoramiento y enfoques prácticos para controlar la diseminación del virus; 3) Biología molecular y resistencia: determinar el papel del sistema de defensa viral que actúa durante la IVM en melón que podría modular la respuesta de resistencia de las plantas hospedantes.
Concluimos que, en el caso de una IMV en plantas de melón causada por el WMV (virus del mosaico de la sandía) y el CYSDV (virus del enanismo de las cucurbitáceas), probablemente exista una sinergia donde el WMV se beneficia de la presencia del CYSDV (al menos en la transmisión). La cantidad relativa de cada virus se ve alterada por la presencia del otro, lo que indica que, de alguna manera, interactúan dentro de la planta.
MelonMixVir se ocupa de las infecciones virales mixtas en las plantas de melón. Los virus patógenos son colectivamente responsables de importantes pérdidas económicas en todo el mundo, pero la mayoría de los estudios de virología vegetal se realizan con unos pocos virus individuales, mientras que los frecuentes casos de infecciones mixtas están claramente subrepresentados. Por el contrario, pueden producirse efectos sinérgicos graves en infecciones mixtas, incluso entre virus que causan síntomas leves o ningún síntoma cuando están solos. En consecuencia, la falta de conocimiento sobre infecciones múltiples dificulta la evaluación del riesgo en numerosos cultivos. Por ejemplo, en las cucurbitáceas sólo unos pocos estudios abordan esta situación, a pesar de que encuestas recientes muestran la frecuente aparición de infecciones mixtas. El objetivo principal de MelonMixVir es llenar este vacío, proporcionando nuevos conocimientos y asesoramiento científico para minimizar el daño causado por los virus en el melón, y así mejorar la producción y la calidad, y aumentar los beneficios económicos para Europa. Para ello, pretendemos explorar las posibles similitudes de las plantas de melón coinfectadas por potyvirus (WMV) + crinivirus (CYSDV) con el patosistema similar más conocido que resulta en la enfermedad del virus de la batata (SPVD). El análisis comparativo se centrará en varios pasos, incluida la transmisión por insectos vectores (pulgones y moscas blancas), los mecanismos de defensa de las plantas (basados ??en el silenciamiento del ARN) y las respuestas de los patógenos (por acción de los supresores del silenciamiento del ARN). Se utilizarán enfoques de virología, entomología y biología molecular para comprender mejor los diferentes procesos. Este ambicioso proyecto está diseñado para complementar la experiencia de la candidata, permitiéndole progresar en una carrera como fitopatóloga. Los resultados incluyen el diseño de nuevas estrategias de gestión y recomendaciones para reducir los daños causados ??por virus. El trabajo se realizará en colaboración directa con una organización colaboradora, la empresa privada de semillas Semillas Fitó, para cumplir con el propósito de dar una clara aplicación práctica al conocimiento generado.
Hasta donde sabemos, este es el primer trabajo que aborda el MVI en melón de forma sistemática y controlada. Esperamos que estos resultados ayuden a descifrar el MVI no solo en melón, sino también en otros cultivos. Las herramientas desarrolladas para gestionar la población del insecto serán sin duda muy útiles para futuros trabajos que aborden problemas similares. Asimismo, los resultados de transmisión pueden ser de gran valor para controlar la diseminación del virus en el campo (como el control de la población de mosca blanca para intentar minimizar la presencia de CYSDV y, por consiguiente, la presencia de plantas infectadas mixtas).
Los resultados obtenidos aquí son la base para producir plantas de melón con características mejoradas de resistencia a virus. Esto tendrá un impacto positivo directo en la economía europea al mejorar la competitividad del sector y beneficiará a la sociedad al permitir la producción, y por consiguiente el consumo, de frutas de mejor calidad. Además, los usos potenciales y el valor comercial de las herramientas generadas pueden extenderse a otros cultivos, ampliando el impacto de los resultados de MelonMixVir más allá de los límites de un solo cultivo y una única zona geográfica..
- CENTRE DE RECERCA EN AGRIGENOMICA CSIC-IRTA-UAB-UB (CRAG-CERCA)
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