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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/41478
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Title: Tomato severe rugose virus : phylogeny, phylogeography, and identification of new natural hosts
Authors: Silva, Juliana Pereira da
Orientador(es):: Carvalho, Rita de Cássia Pereira
Assunto:: Geminiviridae
Begomovírus
Tomate - doenças e pragas
Issue Date: 26-Jul-2021
Citation: SILVA, Juliana Pereira da. Tomato severe rugose virus: phylogeny, phylogeography, and identification of new natural hosts. 2021. 121 f., il. Dissertação (Mestrado em Fitopatologia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2021.
Abstract: O tomateiro (Solanum lycopersicum) é severamente afetado por diversos begomovírus (família Geminiviridae) que apresentam DNA de fita simples (ssDNA) com um (= monopartidas) ou dois (= bipartidas) componentes genômicos. A transmissão dos begomovírus ocorre por meio de vetores aleirodídeos do complexo Bemisia tabaci. O uso de variedades portadoras de genes de resistência é a estratégia mais eficiente para o manejo de doenças ocasionadas por begomovírus. No Brasil, os genes Ty-1 e Ty-3 têm sido os mais amplamente utilizados nos cultivos do tomateiro. Dentre os 21 begomovírus já formalmente descritos em tomateiro no país, tomato severe rugose virus (ToSRV) é o mais amplamente disseminado pelas principais regiões produtoras. ToSRV apresenta hospedeiros naturais e experimentais alternativos dentro das famílias Solanaceae, Fabaceae, Amaranthaceae (= Chenopodiaceae) e Malvaceae. No presente trabalho, caracterizações moleculares de isolados de ToSRV de potenciais novas hospedeiras (Capítulo 2) foram conduzidas por meio de ensaios de PCR usando primers universais e específicos para regiões dos dois componentes genômicos (DNA–A e DNA–B) e em combinação com sequenciamento via Sanger. Essa estratégia permitiu a caracterização de quatro isolados de ToSRV em quatro novas hospedeiras (Pachyrhizus erosus, Oxalis latifolia, Solanum betaceum e S. torvum) coletadas em condições naturais de campo. Os resultados expandem o círculo de plantas hospedeiras do vírus e reforçam a noção de que a ampla gama de hospedeiros de ToSRV pode desempenhar papéis biológicos e epidemiológicos relevantes, permitindo a ampla dispersão geográfica e grande frequência deste vírus em lavouras de tomate no Brasil. O ToSRV apresenta uma alta capacidade adaptativa e prevalência em condições de campo, especialmente no Centro-Oeste e Sudeste do Brasil. No entanto, até o momento não há relato oficial de ToSRV infectando tomateiros nas regiões Norte, Nordeste e na maioria dos estados do Sul do Brasil. Noventa e nove das 120 sequências de isolados ToSRV com DNA–A completo disponíveis no GenBank, correspondem a isolados coletados em tomateiro provenientes das regiões Centro-Oeste (15 isolados) e Sudeste (84 isolados), correspondendo aos Biomas Cerrado e Mata Atlântica. Além disso, 12 isolados foram coletados em plantas hospedeiras alternativas. Com intuito de fornecer novas informações sobre a diversidade genômica, distribuição geográfica e o potencial impacto do emprego de genes de resistência na prevalência de determinadas populações de ToSRV, trabalhos de caracterização molecular foram conduzidos por meio de ensaios de PCR com primers específicos para ToSRV em combinação com sequenciamento via Sanger de 105 novos isolados coletados em amostras sintomáticas de tomateiro provenientes das regiões Norte (1 isolado), Nordeste (2 isolados), Centro-Oeste (36 isolados), Sudeste (46 isolados) e Sul (20 isolados). Análises filogeográficas foram realizadas (Capítulo 3), visando analisar a distribuição geográfica e dispersão desta espécie nas diferentes regiões/biomas brasileiros utilizando os isolados caracterizados no presente trabalho (n=105). Foram realizadas, concomitantemente, análises para a verificação da presença em plantas contendo os genes de resistência Ty-1 e Ty-3 em associação com os isolados ToSRV. Em nosso levantamento, ToSRV foi identificado em 48 cidades em 11 estados e no Distrito Federal (DF). Os resultados indicam os primeiros relatos da presença de ToSRV nas regiões Norte (Tocantins), Nordeste (Ceará e Pernambuco) e Sul do Brasil (Santa Catarina 15 e Rio Grande do Sul). Na região Centro-Oeste são apresentados aqui, os primeiros relatos para cinco cidades do estado de Góias (GO) e três regiões produtoras no DF. Na região Sudeste, ToSRV foi registrado pela primeira vez em sete cidades do estado de Minas Gerais (MG) e em oito cidades de São Paulo (SP). Esses resultados indicam que ToSRV é uma espécie com ampla adaptação ao tomateiro e com um padrão de dispersão não regionalizado. ToSRV está atualmente se disseminando para outras regiões com considerável capacidade adaptativa a diferentes condições climáticas, em contraste com outras espécies endêmicas de begomovírus reportadas infectando o tomateiro em algumas regiões do Brasil.
Abstract: The tomato (Solanum lycopersicum) crop is severely affected by several single-stranded DNA (ssDNA) begomoviruses (family Geminiviridae) that may have either one (= monopartite) or two (= bipartite) genomic components. The transmission of begomoviruses is done by members of the Bemisia tabaci complex. The use of resistant varieties is the most efficient strategy for the management of diseases caused by begomovirus. In Brazil, the Ty-1 and Ty-3 genes have been the most widely deployed in tomato crops. Among the 21 begomoviruses already formally described infecting tomato in the country, tomato severe rugose virus (ToSRV) is the most widely disseminated. ToSRV presents alternative natural and experimental hosts within the Solanaceae, Fabaceae, Amaranthaceae (= Chenopodiaceae) and Malvaceae families. In the present work, molecular characterizations of potential new ToSRV isolates from four putatively novel hosts (Chapter 2) were conducted via PCR assays using universal as well as specific primers targeting regions of their genomic components (DNA–A and DNA–B) in combination with Sanger dideoxy sequencing. This strategy allowed the characterization of four ToSRV isolates in four new hosts (viz. Pachyrhizus erosus, Oxalis latifolia, Solanum betaceum, and S. torvum) collected in natural field conditions. The results expand the host range of this virus and reinforce the notion that the wide range of ToSRV hosts can play relevant biological and epidemiological roles explaining, at least in part, its wide geographical dispersion and high frequency of this virus in tomato crops across many Brazilian regions. ToSRV has a high adaptive capacity and prevalence in field conditions, especially in the Midwest and Southeast regions. However, to date, there is no official report of ToSRV in tomatoes in the North and Northeast regions as well as in most of the states from the South region of Brazil. Ninety-nine out of the 120 sequences from ToSRV isolates with complete DNA–A available on GenBank, correspond to isolates from tomatoes collected in the Midwest (15 isolates) and Southeast (84 isolates) regions, encompassing areas belonging to the Cerrado and Atlantic Rain Forest Biomes. Also, 12 isolates were collected from alternative host plants. To provide new information on genomic diversity, geographic distribution, as well as the potential impact of the use of resistance genes on the prevalence of ToSRV populations, molecular characterization studies were conducted using PCR assays with virus-specific primers in combination with sequencing via Sanger of 105 new isolates. This virus collection was obtained from symptomatic tomato samples of the North (1 isolate), Northeast (2 isolates), Midwest (36 isolates), Southeast (46 isolates), and South (20 isolates) regions. Phylogeographic analyzes were performed (Chapter 3), aiming to study the geographical distribution and dispersion of ToSRV across different Brazilian regions/biomes. Concomitantly, molecular analyzes were performed to verify the presence in plants containing the Ty-1 and Ty-3 resistance genes in association with the ToSRV isolates. In our survey, ToSRV was identified in 48 cities in 11 states and the Federal District (DF). Here, ToSRV was first reported in the North (Tocantins), Northeast (Ceará and Pernambuco) and South (Santa Catarina and Rio Grande do Sul) regions of Brazil. In the Midwest region, first reports of ToSRV were done in five cities in the state of Góias (GO) and three producing sectors in the Federal District (DF). In the Southeast region, 17 ToSRV was reported for the first time in seven cities in Minas Gerais (MG) state and eight cities in São Paulo (SP) state. These results indicate that ToSRV is a begomovirus with wide adaptation to tomatoes and displays a non-regionalized dispersion pattern. ToSRV is currently spreading to other regions with considerable adaptive capacity to different climatic conditions, in contrast to other endemic begomoviruses reported to infect tomato only in some regions of Brazil
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2021.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Appears in Collections:FIT - Mestrado em Fitopatologia (Dissertações)

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