Caracterização molecular e análise da variabilidade genética do Papaya lethal yellowing virus (PLYV), e triagem de fontes de resistência ao vírus em germoplasma de Carica papaya L.

Abstract

O mamão (Carica papaya L.) é uma fruta de grande importância econômica em todo o nordeste brasileiro, região responsável por 60% da produção nacional. Mamoeiros nos estados do Ceará e Rio Grande do Norte são afetados pelo amarelo letal, causado pelo Papaya lethal yellowing virus (PLYV). A fim de estimar a variabilidade genética de isolados de PLYV, amostras foliares de mamoeiro foram coletadas em regiões produtoras dos estados do Ceará e Rio Grande do Norte. Fragmentos de 16 isolados virais com aproximadamente 900 pb, correspondente à região central do genoma viral, foram amplificados via RT-PCR, clonados e sequenciados. A análises das sequências indicou >97% de identidade entre os isolados, entre 94-100% com o isolado de PLYV previamente sequenciado, e uma identidade menor, mas significativa, com vírus pertencentes ao gênero Sobemovirus. Estes resultados indicam um baixo grau de variabilidade genética entre isolados de PLYV. O genoma viral foi sequenciado em sua totalidade utilizando a plataforma Roche 454 GS-FLX Titanium. A análise da sequência indica a presença de uma primeira ORF com o potencial de codificar uma proteína sem identidade significativa com nenhuma outra proteína, duas ORFs parcialmente sobrepostas com o potencial de codificar uma RNA-dependente RNA polimerase e uma quarta ORF com o potencial de codificar a proteína capsidial. A RdRp e a CP apresentam identidade de sequência significativa com as proteínas correspondentes de outros sobemovírus. Apesar da ausência de identidade da ORF1, a organização do genoma praticamente idêntica à dos sobemovírus, inclusive com uma possível mudança de fase entre as duas ORFs que codificam a RdRp, e a identidade das demais ORFs confirmam a classificação do PLYV como uma espécie do gênero Sobemovirus. Com o objetivo de avaliar a possível existência de genótipos de mamoeiro com resistência/tolerância ao PLYV, foi realizado um estudo utilizando-se 60 acessos provenientes do Banco Ativo de Germoplasma da Embrapa Mandioca e Fruticultura. As plantas foram inoculadas via extrato vegetal tamponado em um delineamento inteiramente casualizado. As avaliações foram realizadas 90 dias após a inoculação por meio de ELISA indireto, empregando-se um anti-soro policlonal. Os resultados indicaram que os acessos CMF11, 15, 20, 21, 22, 26, 30, 33, 36, 38, 44, 47, 52, 54, 60, 72, 76, 82, 88, 92, 94, 102, 108, 114, 116, 120, 121, 123, 129, 130, 132, 150, 155, 166, 172, 175, 176, 183,186, 200, 204, 206, 220, 223, 230, 233, 234 e 235 são prováveis fontes de resistência ao vírus. Caso esses resultados sejam confirmados, estes acessos poderão ser utilizados em programas de melhoramento genético visando a incorporação de resistência ao amarelo letal em cultivares comerciais de mamoeiro.

The papaya (Carica papaya L.) is a fruit crop of great economical importance throughout the Brazilian northeast, which is responsible for 60% of the national output. Papayas in the states of Ceará and Rio Grande do Norte are affected by lethal yellowing disease, caused by Papaya lethal yellowing virus (PLYV). To assess the genetic variability of PLYV isolates, foliar samples were collected in fields from Ceará and Rio Grande do Norte states. Fragments from 16 viral isolates with approximately 900 bp were RT-PCR-amplified, cloned and sequenced. Sequence analyses indicated >97% identity among the isolates, 94-100% identity with a previously sequenced PLYV isolate, and a lower but significant identity with viruses in the genus Sobemovirus. These results indicate a low degree of genetic variability among PLYV isolates. The viral genome was sequenced in its entirety using the Roche 454 GS-FLX Titanium platform. Sequence analysis indicates the presence of a first ORF with the potential to encode a protein without any significant similarity with known proteins, two partially overlapping ORFs that potentially encode an RNA-dependent RNA polymerase, and a fourth ORF which potentially encodes the coat protein. The RdRp and CP have significant sequence identity with sobemoviruses. In spite of the lack of sequence similarity of ORF1, the nearly identical genomic organization with sobemoviruses, including a putative frame shift site between the two ORFs which encode the RdRp, as well as the identity of the RdRp and CP ORFs, confirm the classification of PLYV as a species in the genus Sobemovirus. With the objective of evaluating the existence of genetic resistance to PLYV in papaya germplasm, a study was conducted with 60 accessions from the BAG (Active Germplasm Bank) of Embrapa Mandioca e Fruticultura. The plants were mechanically inoculated in a completely randomized design. Inoculated plants were tested for viral infection 90 days after inoculation by indirect ELISA using a polyclonal antiserum against PLYV. The results indicate that accesses CMF11, 15, 20, 21, 22, 26, 30, 33, 36, 38, 44, 47, 52, 54, 60, 72, 76, 82, 88, 92, 94, 102, 108, 114, 116, 120, 121, 123, 129, 130, 132, 150, 155, 166, 172, 175, 176, 183,186, 200, 204, 206, 220, 223, 230, 233, 234 and 235 are possible sources of resistance to the virus. In case these results are confimed, these accesses can be used in breeding programs aiming at incorporating resistance to lethal yellowing in commercial papaya cultivars.