Infecciones mezcladas de virus de papa (PVY y PLRV) y sus efectos en la biología de áfidos vectores y la epidemiología de virus. Juan Manuel Alvarez

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Enrique Santos Juárez
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1 Infecciones mezcladas de virus de papa (PVY y PLRV) y sus efectos en la biología de áfidos vectores y la epidemiología de virus Juan Manuel Alvarez Department of Plant, Soil and Entomological Sciences Aberdeen R&E Center

epidemiología de virus Juan Manuel Alvarez Department

2 El Pacifico Noroeste produce cerca del 61% de las papas de los Estados Unidos Idaho es el mayor productor (32%) con mas de 142,200 ha cosechadas en el 2007 (NASS 2008)

3 Dos virus de papa que son transmitidos por áfidos Potato Leafroll Virus Potato Virus Y (Luteoviridae: Polerovirus) (Potyviridae: Potyvirus) Áfidos colonizadores Áfidos colonizadores y no-colonizadores Reducen drásticamente la cosecha y también la calidad. RB (62%) es muy susceptible a la necrosis de maya y también a algunos círculos necróticos

colonizadores y no-colonizadores Reducen drásticamente la cosecha y también la calidad.

4 PVY en papa Las razas O causan moteado de hojas y síntomas secundarios incluyendo arrugamiento de hojas y enanismo Las razas N causan principalmente síntomas de mosaico que es difícil de detectar en la mayoría de cultivares (1990 = primera epidemia) Algunos aislamientos de N producen círculos superficiales que luego se vuelven profundos y necróticos (almacenaje). Estos han sido clasificados como NTN La presencia de N fue confirmada por primera vez en el PNO en el 2001 (Crosslin et al. 2006)

epidemia) Algunos aislamientos de N producen círculos superficiales que luego se vuelven profundos y necróticos

5 PVY Recombinantes= PVY N:O Algunos aislamientos tienen características de ambas razas O y N. Se les ha llamado N:O porque serológicamente son clasificadas como O pero producen necrosis en tabaco. La mayoría causan círculos necróticos en los tubérculos La presencia de N:O fue también confirmada en el PNO (Crosslin et al. 2006)

Se les ha llamado N:O porque serológicamente son clasificadas como O pero

6 Escenario actual de PVY Idaho % lotes rechazados Courtesy Glenda Craig, Idaho Crop Improvement Association, Inc.

7 Semilla libre de virus Para poder ser certificado en Idaho, los lotes importados deben haber pasado la prueba de invierno o los brotes haber sido probados con ELISA. PLRV puede ser visual o ELISA. Máximo virus permitido para poder ser recertificado es: PLRV: 0.8% Mosaico (PVY + PVA): 2.0% Generation Tolerance limit % Nuclear 0.00 G G G G G G Courtesy Glenda Craig, Idaho Crop Improvement Association, Inc.

Máximo virus permitido para poder ser recertificado es: PLRV: 0.8% Mosaico (PVY + PVA): 2.

8 Una trilogía inseparable Virus Eficiencia de transmisión y especificidad del vector Reacc ión del huésped y rango de hospederos Planta Virus Vector Virus Ecología y clima, fenotipo y genotipo y comportamiento de alimentación - Carter 1939; Hull 1991

hospederos Planta Virus Vector Virus Ecología y clima,

9 Virus Transmission by Aphids No-persistente Persistente (PVY) (PLRV)

10 Transmisión no persistente Adquisición Retención Inoculación Segundos a minutos Segundos a minutos No hay periodo latente Transmisión persistente Adquisición Retención Inoculación Minutos a horas De por vida Un periodo latente necesario (horasdias)

Transmisión persistente Adquisición Retención Inoculación

11 Transmisión no persistente Hipótesis de ingestión-egestión (Harris 1980) 140 µm Hipótesis de ingestión-salivación (Martin et al.1997) 10 µm < 5 µm (Uzest et al Proc. Natl. Acad. Sci. 104: ) Cauliflower mosaic particle virus particles binding to Brevicoryne brassica stylets illuminated upon GFP fusion

12 Vectores de PVY Myzus persicae Macrosiphum euphorbiae Rhopalosiphum padi

14 1500 Especies de afidos capturadas en Rexburg /2/06 7/7/06 7/1 2/06 7/1 7/06 7/2 2/06 7/2 7/06 8/1/06 8 /6/06 8 /1 1/0 6 8/1 6/06 Bird Cherry Oat Aphid Rose-Grass Aphid Russian Olive Aphid Other species (13) # A p h i d s

15 Transmisión no persistente

16 Transmisión persistente (PLRV) Persistent virus transported through hindgut- haemolymph/haemoceolaccessory salivary glands

17 Vectores de PLRV Myzus persicae Macrosiphum euphorbiae

18 Las infecciones virales afectan la preferencia de los áfidos por sus plantas hospederas Las claves visuales han sido implicadas ya que los áfidos prefieren el color amarillo y la clorosis es un síntoma de infección de muchos virus (Moericke 1955, Kennedy et al. 1961, Macias and Mink 1969, Fereres et al. 1999) Infección por Luteovirus Infección por Potyvirus

la clorosis es un síntoma de infección de muchos virus (Moericke 1955, Kennedy et al.

19 Las claves olfatorias también han sido implicadas en la atracción (Purcell and Nault 1991, Castle and Berger 1993, Castle et al. 1998) VIV (Eigenbrode et al, 2002)

20 30 Emigración del AVD Mean No. of aphids HNS vs Potato P < PLRV-inf vs Non-inf P < Potato-Non.inf HNS-Non.inf HNS-PLRV Potato-PLRV Time interval (min) - Srinivasan et al. 2006: Environ. Entomol.

0001 PLRV-inf vs Non-inf P < 0.0001 Potato-Non.inf HNS-Non.

21 Comparando y cuantificando los volátiles emitidos por plantas infectadas y sanas Volatile collection apparatus

22 Solanum sarrachoides VOCs HNS-PLRV vs HNS non-infected P = ng/100g dry tissue GLVs nonanol methyl salicylate tridecane HNS non-infected HNS PLRV

23 Terpenoides de papa (sesquiterpenos) α-murrrolene uksq uksq uksq germacrene 7-11-dimethyl-3-dodecatriene α- caryophyllene β-sesquiphellandrene caryophyllene Uksq α- cubabene γ-elemene β-myrcene ng/100g of dry tissue Potato PLRV Potato non-infected

24 Efecto de los virus en la biología de los vectores Infecciones virales alteran la fisiología de la planta hospedera Incrementa la acumulación de nutrientes como aminoácidos y carbohidratos (Ajayi 1986, Fererres et al. 1990) Incremento en la producción de nutrientes resulta en beneficios para los áfidos A menudo relacionados con virus que son transmitidos persistentemente

25 Parámetros biológicos del AFD y del AP 1. Papa - PLRV 2. Papa Myzus persicae 12 repeticiones /tratamiento Macrosiphum euphorbiae Fecundidad, longevidad, periodo reproductivo y tasa intrínseca de crecimiento

26 Inoculación del PLRV Physalis floridana - PLRV CT-plantulas de papa Repollo Chino (DAS ELISA)

28 Parámetros biológicos del AFD y del AP Fecundidad Longevidad Srinivasan et al Environ. Entomol.

29 Parámetros biológicos del AFD y del AP Periodo reproductivo Tasa intrínseca de crecimiento Srinivasan et al Environ. Entomol.

30 Infecciones virales mezcladas Coinfección con dos virus PVY y PLRV Pruebas de Invierno % of infection PVY PLRV PVY-PLRV

31 Infecciones virales mezcladas (información previa) Varios autores han investigado extensivamente el fenómeno de las infecciones mezcladas sobre las plantas (Rochow & Ross 1955, Barker 1989, Jayasinghe et al. 1989, Fereres et al. 1990, Vance 1991, Vance et al. 1995, Scheets 1998, Karyeija et al. 2000, Savenkov & Valkonen 2001) Muy pocos estudios con virus de tejidos no específicos (potivirus) y específicos (luteovirus) No se ha estudiado el efecto de las mezclas sobre la biología del vector y la preferencia

32 Efecto de las Infecciones virales mezcladas 4 tratamientos 1. Papa No-inf. 2. PVY-infectada 3. PLRV-infectada 4. PVY-PLRV infectada 12 repeticiones /tratamiento Fecundidad monitoreada después de 96 horas

33 20 Fecundidad P < P < nymphs / female Non-inf. PVY PLRV PVY-PLRV - Srinivasan & Alvarez J. Econ. Entomol.

34 Preferencia de alados No-infectada 2. PVY infectada 3. PLRV-infectada 4. PVY-PLRV infectada Srinivasan et al Environ. Entomol.

35 Preferencia de apteros Preferencia medida en la oscuridad (el tubo se cubrió con papel aluminio) Castle et al Srinivasan et al Environ. Entomol.

36 Preferencia de apteros # of GPA La preferencia no fue diferente en oscuridad y en la presencia de luz P < P < Non-inf. PVY PLRV PVY-PLRV - Srinivasan & Alvarez J. Econ. Entomol.

37 Preferencia de alados 25 P < P < # of GPA Non-inf. PVY PLRV PVY-PLRV - Srinivasan & Alvarez J. Econ. Entomol.

38 PLRV Tres hipótesis PVY PVY- PLRV 1. La interacción sinergistica mediada por el HC-Pro con virus no-potivirus pueden suprimir mecanismos de silenciamiento de genomas invasores de las plantas (PTGS; Anandalakshmi et al. 1997). 2. Esto puede llevar a la expresión severa de síntomas y alteración de titulos: el titulo de ambos virus se redujo en las plantas con infeccion mezclada (16% para PVY y 33% para PLRV) 3. El incremento en la susceptibilidad puede aumentar la producción de claves de stress o volátiles inducidos por la infección (Eigenbrode et al. 2002)

39 > proporción de razas necróticas y recombinantes también en NA (Piche et al. 2004; Crosslin et al. 2005). Biological/serological data Molecular data Porcentaje de N y O PVY O France = PVY O + PVY N -W PVY N = PVY N + PVY NTN PVY N 2000 Necrotic PVY O PVY N -W PVY NTN PVY N 2005 France Necrotic PVY N -W PVY NTN 2002 Germany PVY O Determinar si existe alguna especificidad entre las razas del PVY y los vectores PVY N

40 Porcentaje de infección 3 semanas después de la inoculación con áfidos 100 % o f i n f e c t i o n PVYO PVYN:O PVYNTN HNS Potato

41 n g v iru s Titulo de PVY 3 semanas después de la inoculación con áfidos a PVYO PVYN:O PVYNTN HNS Potato b

42 Interacciones de áfidos con razas necróticas y no necróticas Inoculación mecánica Inoculación con áfidos PVY O PVY N:O PVY NTN % infección Razas fueron distinguidas usando el RT-PCR multiplex

43 Conclusiones Claves visuales y olfatorias de plantas afectadas afectan la biología de los vectores e incrementan la atracción de dichos vectores Estos beneficios en los vectores a su vez ayudan a propagar los virus y aumentar las tasas de infección en campo La relación entre PVY y sus vectores parece ser específica de acuerdo a la raza del virus y a la especie del vector. Las razas de PVY necróticas parecen ser mas fácilmente transmitidas que las otras razas Esto puede explicar el incremento de infección de razas necróticas en muchos países productores de papa

44 Agradecimientos -Dr. Marcelo Huarte -Dr. Babu Srinivasan -Felix Cervantes (Ph.D. Student) -Drs. Crosslin & Whitworth -Apoyo técnico: H. Libby, M. Wiebe, Y. Medina, E. Dotseth -Colegas en Idaho: Drs. N. Bosque-Pérez, S. Eigenbrode, P. Hutchinson, J. Whitworth -Fondos federales en los EEUU

46 Buscando buenos estudiantes que estén interesados en este tipo de investigación!

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