Determinantes virais envolvidos na adaptabilidade diferencial de dois begomovírus em tomateiro e Nicotiana benthamiana

Abstract

Os begomovírus (família Geminiviridae) possuem genoma constituído por um ou dois componentes de DNA de fita simples circular, e infectam plantas dicotiledôneas. Os sintomas induzidos pelo begomovírus Tomato yellow spot virus (ToYSV) em tomateiro e Nicotiana benthamiana são mais severos e surgem mais cedo em comparação aos induzidos pelo Tomato rugose mosaic virus (ToRMV). Além disso, o ToYSV invade o mesofilo em N. benthamiana, enquanto o ToRMV é restrito ao floema nesse hospedeiro (ambos os vírus são restritos ao floema em tomateiro). Essas observações indicam uma adaptação diferencial de cada um desses vírus aos seus hospedeiros. Com o objetivo de mapear os determinantes genéticos virais responsáveis por essa adaptação diferencial, foram construídos três recombinantes com base na troca dos genes MP e NSP e da região BRi entre esses vírus, em diferentes combinações. Os experimentos com os recombinantes foram realizados para determinar o ganho ou a perda das seguintes características: intensidade de sintomas, acúmulo de DNA viral e tropismo de tecido. Os recombinantes recíprocos nos quais os genes MP e NSP foram trocados apresentaram sintomas de intensidade intermediária em comparação aos vírus parentais em ambos os hospedeiros, e o mesmo tropismo de tecido em N. benthamiana. Já o recombinante no qual a região BRi do ToYSV foi inserido no DNA-B do ToRMV foi capaz de infectar o mesofilo em N. benthamiana. Em conjunto, esses resultados sugerem que as proteínas MP e NSP e a região BRi estão envolvidas na adaptação do ToYSV em tomateiro e N. benthamiana, e que a região BRi é o determinante viral de tropismo de tecido em N. benthamiana. Outras proteínas e sequências regulatórias presentes no DNA-A também devem estar envolvidas na adaptação desses vírus, no entanto experimentos adicionais, incluindo a análise do recombinante no qual a região BRi do ToRMV esteja inserida no DNA-B do ToYSV, são necessários para a identificação precisa dessas regiões.

Begomoviruses (family Geminiviridae) have a genome composed of a one or two components of circular, single-stranded DNA and infect dicotyledoneous plants. Symptoms induced by the begomovirus Tomato yellow spot virus (ToYSV) in tomato and Nicotiana benthamiana are more severe and appear earlier compared to those induced by Tomato rugose mosaic virus (ToRMV). Furthermore, ToYSV invades the mesophyll in N. benthamiana, whereas ToRMV is phloem-restricted in this host (both viruses are phloem-restricted in tomato). These observations suggest a differential adaptation of each virus to its host. In order to map the viral genetic determinants responsible for this differential adaptation, three recombinants were constructed based on the exchange of the MP and NSP genes and the BRi region between the two viruses, in different combinations. Experiments with the recombinants were performed to determine the gain or loss of the following characteristics: intensity of symptoms, viral DNA accumulation and tissue tropism. Reciprocal recombinants in which the MP and NSP genes were swapped induced symptoms of intermediate intensity compared to the parental viruses in both hosts, and had the same tissue tropism in N. benthamiana. The recombinant in which the ToYSV BRi region was placed in the ToRMV DNA-B background was capable of invading the mesophyll in N. benthamiana. Together, these results indicate that the MP and NSP proteins as well as the BRi region are involved in the adaptation of ToYSV in tomato and N. benthamiana, and that the BRi region is the viral determinant of tissue tropism in N. benthamiana. Other proteins and regulatory sequences present in the DNA-A could also be involved in the adaptation of these viruses, however further experiments, including the analysis of a recombinant in which the BRi region from ToRMV is placed in the ToYSV background, are necessary for their precise identification.