Μοριακός χαρακτηρισμός απομονώσεων του ιού του μωσαϊκού της αγγουριάς (cucumber mosaic virus, CMV) και των δορυφορικών του RNAs (satRNAs) από κολοκυνθοειδή

Abstract

Ο ιός του μωσαϊκού της αγγουριάς (cucumber mosaic virus, CMV, γένος Cucumovirus, οικογένεια Bromoviridae), είναι ένας οικονομικά σημαντικός ιός με ιδιαίτερα ευρύ κύκλο ξενιστών, που περιλαμβάνει καλλιεργούμενα και αυτοφυή φυτά. Η παρουσία του στις καλλιέργειες έχει ως συνέπεια την ποιοτική και ποσοτική υποβάθμιση της παραγωγής. Ο ιός χαρακτηρίζεται από σημαντική ποικιλομορφία με τις απομονώσεις του να ομαδοποιούνται σε διάφορες ομάδες (subs IΑ, ΙΒ, II). Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του ιού είναι ότι μερικές φορές συνοδεύεται από δορυφορικά RNA (satellite, satRNAs), που μπορεί, ανάλογα με το στέλεχός τους, να προκαλέσουν νεκρώσεις σε φυτά τομάτας. Το νεκρωτικό αυτό σύνδρομο προκαλεί κατά καιρούς σημαντικά προβλήματα σε καλλιέργειες τομάτας σε Ισπανία και Ιταλία, αλλά και στην χώρα μας, οδηγώντας σε πλήρη καταστροφή τους. Η παρούσα μελέτη είχε στόχο την μελέτη απομονώσεων του ιού κυρίως από κολοκυνθοειδή, όσον αφορά την παραλλακτικότητα του γονιδίου της καψιδιακής πρωτεΐνης, καθώς και την παρουσία και παραλλακτικότητα των satRNAs. Για το σκοπό αυτό αναλύθηκαν 29 επιλεγμένες απομονώσεις που συλλέγχθηκαν από διάφορους ξενιστές του ιού από 19 νομούς της χώρας: 5 από κολοκύθι, 9 από πεπόνι, 3 από αγγούρι, 6 από πιπεριά, 2 τομάτα, 3 καπνός και 1 ανεμώνη. Τόσο οι δοκιμές PCR με εξειδικευμένους εκκινητές, όσο και η φυλογενετική ανάλυση, έδειξε ότι από το σύνολο των απομονώσεων μόνο μία, που προέρχεται από πιπεριά, ανήκει στην υποομάδα IB, ενώ οι υπόλοιπες ομαδοποιούνται στην υποομάδα IA. Οι απομονώσεις της υποομάδας IA παρουσίασαν μικρή γενετική διαφοροποίηση μεταξύ τους (ποσοστά ομοιότητας να κυμαίνονται από 98,11% έως 99,74%), ενώ η απομόνωση που ομαδοποιήθηκε στην IB διαφοροποιήθηκε από τις υπόλοιπες σε ποσοστό 94,37%. Δεν ανιχνεύθηκε καμία απομόνωση της ομάδας II. Όσον αφορά την παρουσία satRNAs, αυτά ανιχνεύθηκαν μόνο σε δύο απομονώσεις από πεπόνι και παρουσίαζαν ποσοστό ομοιότητας 96,07% μεταξύ τους. Όταν αυτά αναλύθηκαν φυλογενετικά, ομαδοποιήθηκαν το ένα με τα νεκρογενή (necrogenic) και το άλλο με τα ήπια (benign) satRNAs του CMV. Για τον βιολογικό χαρακτηρισμό αντιπροσωπευτικών απομονώσεων του CMV συγκρίθηκε η αντίδραση συγκεκριμένων φυτοδεικτών (τομάτα, πεπόνι, καπνός, κολοκύθι και πιπεριά). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι απομονώσεις της υποομάδας IA προκαλούν εντονότερα συμπτώματα σε τομάτα, πιπεριά και κολοκύθι, αλλά ηπιότερα σε πεπόνι, σε αντίθεση με την απομόνωση της IB που προκάλεσε έντονο μωσαϊκό σε κολοκύθι και ηπιότερα συμπτώματα στους άλλους ξενιστές. Μελέτες σπορομετάδοσης των απομονώσεων αυτών έδειξαν ότι ο ιός σπορομεταδίδεται σε τομάτα και καπνό, ενώ δεν επετεύχθη σπορομετάδοση σε πιπεριά. Προκαταρκτικές δοκιμές για την εμφάνιση των satRNAs στις υπό μελέτη απομονώσεις, με διαδοχικές μολύνσεις συγκεκριμένων ξενιστών, έδωσαν αρνητικά αποτελέσματα.

Cucumber mosaic virus (CMV, genus Cucumovirus, family Bromoviridae), is one of the most important plant viruses, with the broadest known host-range that includes many cultivated and wild species. Its epidemic spread in many crops may result in qualitative and quantitative losses of the fruits. The virus is characterized by a considerable molecular diversity with its isolates being grouped into several subgroups (subs IA, IB, II). One particular feature of the virus is that it is sometimes accompanied by satellite RNAs (satRNAs), which may, depending on their strain, cause necrosis in tomato crops. This necrotic syndrome occasionally causes major problems in tomato crops in Spain and Italy, but also in Greece, leading to crop failure. The aim of the present study was to analyze the molecular variability of the capsid protein (CP) gene of Greek CMV isolates mainly from cucurbits, and the presence and variability of their satRNAs. In total, 29 isolates from 19 prefectures of the country were collected and analyzed: 5 from zucchini, 9 from melon, 3 from cucumber, 6 from pepper, 2 from tomato, 3 from tobacco and 1 from anemone. Both PCR tests with specific primers and the phylogenetic analysis showed that only one isolate from pepper belongs to sub IB, while the majority is grouped in sub IA. Sub IA isolates showed a low genetic diversity (sequence identity ranging from 98.11% to 99.74%), while isolates grouped in sub IB shared a sequence identity of 94.37% with those of sub IA. None of the analysed isolates was grouped in sub II. Regarding the presence of satRNA, they were detected in only two isolates, both from melon that shared 96.07% of nucleotide identity, but clustered the one within the necrogenic group and the other within the benign group of the satRNAs of CMV. For the biological characterization of representative CMV isolates, the symptoms they produce after mechanical inoculatios of specific plant species (tomato, melon, tobacco, zucchini and pepper) were compared. Τhe isolates of sub IA induced more severe symptoms in tomato, pepper and zucchini, but milder in melon, unlike isolates of IB that caused severe mosaic in zucchini and milder symptoms in the other hosts. Seed transmission studies of these isolates showed that the virus is seed-transmitted in tomato and tobacco, but no such transmission was recorded in pepper. Preliminary tests for the possible emergence of satRNAs by sequential mechanical inoculations of specific host plant species with some of the isolates under study gave negative results.