Systemic infection of plants by a gemycircularvirus (family Genomoviridae)

Abstract

The Genomoviridae family includes non-enveloped, ssDNA viruses with circular genomes ranging from 2 to 2.4 kb, containing two ORFs separated by an intergenic, non-coding region. One of the ORFs, located in the virion-sense strand, encodes the putative coat protein (CP), and the other, in the complementary-sense strand, encodes a putative replication-associated protein (Rep) similar to the Rep protein found in members of the family Geminiviridae. Currently, the Genomoviridae family contains 73 viral species classified into nine genera, with Gemycircularvirus as the largest genus. Members of the family have been identified in mammals, birds, invertebrates, in a variety of environmental samples, and also in plants. However, despite the large number of reports and their pervasive presence in the environment, the infectivity of genomovirids to specific hosts remains largely unknown. The gemycircularvirus SsHADV-1 remains the only genomovirid with a known (fungal) host. The genus Gemycircularvirus includes all plant-associated genomovirids found so far. It is possible that gemycircularviruses play relevant ecological roles in association with plants. Here, we report the first case of systemic infection of plants by a gemycircularvirus, Euphorbia heterophylla associated gemycircularvirus (EuaGmV). A dimeric clone (~4.4 kb) of EuaGmV was used for the biolistic inoculation of plants of Euphorbia heterophylla and Nicotiana benthamiana. Control plants (of both species) were inoculated with the geminivirus Euphorbia yellow mosaic virus (EuYMV) or with water. At 21 and 28 days after inoculation (dai), non-inoculated upper leaves of the EuaGmV-inoculated plants (which did not show any symptoms) were collected for PCR-based analysis of the presence of the virus. Eight plants of E. heterophylla and all 10 plants of N. benthamiana were PCR-positive for the presence of EuaGmV. Amplicons (612 bp) obtained from E. heterophylla were sequenced, and a 99.6% identity with the sequence of the EuaGmV clone was obtained. These results demonstrate, for the first time, that a gemycircularvirus (family Genomoviridae) is capable of systemically infecting plants.

Membros da família Genomoviridae são vírus não envelopados, com genomas de ssDNA circular que variam de 2 a 2,4 kb, contendo duas ORFs separadas por uma região intergênica não codificadora. Uma das ORFs, localizada na fita viral, codifica a proteína do capsídeo (CP), e a outra, na fita complementar, codifica a proteína associada à replicação (Rep), semelhante à encontrada em membros da família Geminiviridae. Atualmente, a família Genomoviridae inclui 73 espécies virais classificadas em nove gêneros, sendo o gênero Gemycircularvirus o mais diverso. Membros dessa família foram identificados em mamíferos, aves, invertebrados, em amostras ambientais e em plantas. No entanto, apesar desse grande número de relatos e de sua presença disseminada no ambiente, o conhecimento sobre a infectividade da maioria dos genomovírus permanece escasso. O gemycircularvírus SsHADV-1 é o único genomovírus que apresenta um hospedeiro conhecido, um fungo. O gênero Gemycircularvirus inclui todos os genomovírus associados a plantas encontrados até o momento. É possível que os gemycircularvírus desempenhem papéis ecológicos relevantes em associação com plantas. Neste trabalho, relatamos o primeiro caso de infecção sistêmica de plantas por um gemycircularvírus, o Euphorbia heterophylla associated gemicircularvirus (EuaGmV). Um clone dimérico (aprox. 4,4 kb) do EuaGmV foi utilizado para a inoculação via biobalística de plantas de Euphorbia heterophylla e Nicotiana benthamiana. Plantas controle das duas espécies foram inoculadas com o geminivírus Euphorbia yellow mosaic virus (EuYMV) ou com água. Aos 21 e 28 dias após a inoculação (dpi), folhas superiores não inoculadas (que não apresentavam sintomas) foram coletadas para análise da presença do vírus via PCR. Oito plantas de E. heterophylla e todas as 10 plantas de N. benthamiana foram positivas para a presença de EuaGmV. Amplicons (612 bp) obtidos de E. heterophylla foram sequenciados e mostraram identidade de 99,6% com a sequência do clone de EuaGmV. Estes resultados demonstram, pela primeira vez, que um gemycircularvírus (família Genomoviridae) é capaz de infectar plantas sistemicamente.