Publicado

2016-01-01

Análisis filogenético y variabilidad molecular del Potato virus X (PVX) en cultivos de papa de Antioquia

Phylogenetic Analysis and Molecular Variability of Potato virus X (PVX) in Potato Crops of Antioquia

Palabras clave:

DAS-ELISA, NGS, Potexvirus, RT-qPCR, Solanum spp, variantes, variants. (es)
DAS-ELISA, NGS, Potexvirus, RT-qPCR, Solanum spp, variants (en)

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Autores/as

  • Daniela García Ruíz Universidad Nacional de Colombia sede Medellín
  • Pablo Gutiérrez Sánchez Universidad Nacional de Colombia sede Medellín
  • Mauricio Marín Montoya Universidad Nacional de Colombia sede Medellín

En este estudio se determinaron las relaciones filogenéticas y los niveles de variación de aislamientos de PVX obtenidos en tejidos foliares de plantas de Solanum tuberosum subsp. andigena var. Diacol-Capiro y S. phureja var. Criolla Colombia en Antioquia, utilizando métodos de secuenciación de nueva generación (NGS) y de Sanger. Inicialmente, se detectó el PVX mediante DAS-ELISA (Agdia- PSA10000), confirmándose su presencia en ocho de las muestras por Inmunocaptura-RT-PCR en tiempo real (IC-RT-qPCR). Los resultados de las pruebas serológicas indicaron la infección de PVX en 14,7 % y 13,3 % de las muestras de Diacol-Capiro y Criolla Colombia, respectivamente. Su identidad fue confirmada por IC-RT-qPCR, con valores de ciclo umbral (Ct) de 15,04 a 27,59 y dos temperaturas de fusión (Tm) (Tm1 = 80,3 °C ± 0,5 y Tm2 = 83,3 °C ± 0,5), encontrándose así dos variantes de PVX en Antioquia. Utilizando NGS se detectó el PVX en bajos niveles de infección en las muestras de Criolla Colombia, siendo posible obtener contigs parciales para todos los ORFs del genoma viral. Con NGS no se detectó el virus en las muestras de Diacol-Capiro evaluadas. Los análisis filogenéticos realizados con base en secuencias de cápside y replicasa viral separaron los aislamientos de PVX de Antioquia en dos grupos, relacionados con el clado Eurasiático (I) de este virus. Los altos niveles de infección de PVX detectados en los cultivos de papa de Antioquia y la ocurrencia de al menos dos variantes, enfatizan en la necesidad de fortalecer los programas de certificación de tubérculos-semilla de papa, como principal herramienta para el control de este virus.

In this study, the phylogenetic relationships and molecular variability of PVX isolates from leaf samples of Solanum tuberosum subsp. andigena var. Diacol-Capiro and S. phureja var. Criolla Colombia in Antioquia were analyzed. Sequences were obtained using Next Generation Sequencing (NGS) of bulk samples and Sanger sequencing. DAS-ELISA (Agdia-PSA10000) revealed infection levels of 14.7 % and 13.3 % leaf samples of Diacol-Capiro and Criolla Colombia, respectively. The presence of PVX was further confirmed by IC-RT-qPCR in eight samples, which resulted in Ct values in the 15.04–27.59 range and two melting temperatures (Tm1 = 80.3 °C ± 0.5 and Tm2 = 83.3 °C ± 0.5). These results suggest the presence of at least two PVX variants in Antioquia. Using NGS, PVX was detected at low levels in leaf samples of Criolla Colombia, which resulted in contigs for most ORFs of the viral genome; NGS did not detect PVX in Diacol-Capiro samples. Phylogenetic analysis using capsid and replicase sequences separated PVX isolates into two groups within the Eurasian class (I). The high levels of PVX infection detected in potato crops in Antioquia and the presence of at least two variants highlight the need to strenghten current tuber seed certification programs aimed at controlling the spread of this virus.

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Citas

Abbas MF, Hameed S, Rauf A, Nosheen Q, Ghani A, Qadir A, et al. Incidence of six viruses in potato growing areas of Pakistan. Pak J Phytopathol. 2012;24(1):44-47.

Adams, IP, Glover RH, Monger WA, Mumford R, Jackeviciene E., Navalinskiene, et al. Next-generation sequencing and metagenomic analysis: a universal diagnostic tool in plant virology. Mol Plant Pathol. 2009;10(4):537-545. Doi:10.1111/j.1364-3703.2009.00545.x.

Agindotan BO, Shiel PJ, Berger PH. Simultaneous detection of potato viruses, PLRV, PVA, PVX and PVY from dormant potato tubers by TaqMan real-time RT-PCR. J Virol Methods. 2007;142(1-2):1-9. Doi:10.1016/j.jviromet.2006.12.012.

Bai YJ, Wen JZ, Yang MX, Yu DC, Gao YL, Fan GQ, et al. Comparison of incidence of major potato viruses in southwest and northeast potato-producing regions in China. J Northeast Agri Uni. 2007;38:733-736.

Cox A, Jones R. Genetic variability in the coat protein gene of Potato virus X and the current relationship between phylogenetic placement and resistance groupings. Arch Virol. 2010;155(8):1349-1356. Doi:10.1007/s00705-010-0711-3.

Esfandiari N, Kohi-Habibi M, Hohn T, Pooggin MM. Complete genome sequence of an Iranian isolate of Potato virus X from the legume plant Pisum sativum. Virus Genes. 2009;39(1):141-145. Doi:10.1007/s11262-009-0371-0.

Felsenstein J. Confidence li.mits on phylogenies: an approach using the bootstrap. Evolution. 1985;39(4):783-791. Doi:10.2307/2408678.

Frost K, Groves RL, Charkowski AO. Integrated control of potato pathogens through seed potato certification and provision of clean seed potatoes. Plant Dis. 2013;97(10):1268-1280. Doi:10.1094/PDIS-05-13-0477-FE.

García-Ruíz D, Mesa-Medina M, Mauricio Mesa-Medina, González-Ramírez M, Gutiérrez-Sánchez P, Marín-Montoya M. Detección del Potato virus X y del Potato leafroll virus en tubérculos de papa en Antioquia mediante pruebas de ELISA y PCR con transcripción inversa cuantitativa. Biomédica. 2015;35(S1):139.

Gil JF, Cotes JM, Marín M. Detección y caracterización molecular del Virus X de la Papa (PVX) en regiones productoras de papa de Colombia. Rev Protección Veg. 2012;27(2):69-76.

Gish W, States DJ. Identification of protein coding regions by database similarity search. Nat Genet. 1993;3:266-272. Doi:10.1038/ng0393-266.

Guerrero O, Martínez G. Evaluación de pérdidas ocasionadas en la variedad de papa Puracé por los virus Potato virus X, Potato virus Y y Potato leafroll virus. Fitopatol Colomb. 1980;9(1):3-40.

Gutiérrez PA, Alzate JF, Marín M. Complete genome sequence of a novel Potato virus S strain infecting Solanum phureja in Colombia. Arch Virol. 2013;158(10):2205-2208. Doi:10.1007/s00705-013-1730-7.

Gutiérrez PA, Alzate JF, Marín M. Genome sequence of a virus isolate from tamarillo (Solanum betaceum) in Colombia: evidence for a new potyvirus. Arch Virol. 2014a;160(2):557-560. Doi:10.1007/s00705-014-2296-8.

Gutiérrez PA, Alzate JF, Marín M. Caracterización del viroma de ARN de tejido radical de solanum phureja mediante pirosecuenciación 454 GS-FLX. Bioagro. 2014b;26(2):89-98.

Gutiérrez PA, Alzate JF, Marín M. Complete genome sequence of an isolate of Potato virus X (PVX) infecting Cape gooseberry (Physalis peruviana) in Colombia. Virus Genes. 2015;50(3):518-522. Doi:10.1007/s11262-015-1181-1.

Guzmán M, Román V, Franco L, Rodríguez P. Presencia de cuatro virus en algunas accesiones de la Colección Central Colombiana de papa mantenida en campo. Agron Colomb. 2010:28(2):225-233.

Halterman D, Charkowski A, Verchot J. Potato, viruses, and seed certification in the USA to provide healthy propagated tubers. Pest Tech. 2012;6(1):1-14.

Huang P, Yan Q, Din GY. Occurrence and control of Potato virus S in Guizhou. Guizhou Nong Ye Ke Xue. 2009;37:88-89.

Huisman M, Linthorst H, Bol J, Cornelissen B. The Complete nucleotide sequence of Potato virus X and its homologies at the amino acid level with various Plus-stranded RNA Viruses. J Gen Virol. 1988;69:1789-1798.

Imbeaud S, Graudens E, Boulanger V, Barlet X, Zaborski P, Eveno E, et al. Towards standardization of RNA quality assessment using user-independent classifiers of microcapillary electrophoresis traces. Nucl Acids Res. 2005;33(e56):1-12. Doi:10.1093/nar/gni054.

Kerlan C. Potato viruses. In: Mahy BW, van Regenmortel MH, editors. Desk encyclopedia of plant and fungal virology. Oxford: Academic Press; 2008. p. 458-471.

King AMQ, Adams MJ, Carstens EB, Lefkowitz EJ. Virus taxonomy: classification and nomenclature of viruses. Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. San Diego: Elsevier Academic Press; 2012. 1327 p.

Kreuze JF, Perez A, Untiveros M, Quispe D, Fuentes S, Barker I, et al. Complete viral genome sequence and discovery of novel viruses by deep sequencing of small RNAs: a generic method for diagnosis, discovery and sequencing of viruses. Virology. 2009;388(1):1-7. Doi:10.1016/j.virol.2009.03.024.

Kreuze J, Koenig R, De Souza J, Vetten HJ, Muller G, Flores B, et al. The complete genome sequences of a Peruvian and a Colombian isolate of Andean potato latent virus and partial sequences of further isolates suggest the existence of two distinct potato-infecting tymovirus species. Virus Res. 2013;173(2):431-435. Doi:10.1016/j.virusres.2013.01.014.

Kutnjak D, Silvestre R, Cuellar W, Pérez W, Müller G, Ravnikar M, et al. Complete genome sequences of new divergent Potato virus X isolates and discrimination between strains in a mixed infection using small RNAs sequencing approach. Virus Res. 2014;191(1):45-50. Doi:10.1016/j.virusres.2013.01.014.

Langmead B, Salzberg S. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2. Nat Methods. 2012;9:357-359. Doi:10.1038/nmeth.1923.

Liu L, Li Y, Li S, Hu N, He Y, Pong R, et al. Comparison of Next-Generation Sequencing Systems. J Biomed Biotechnol. 2012; 2012;1-12. Doi:10.1155/2012/251364.

Larkin MA, Blackshields G, Brown NP, Chenna R, McGettigan PA, McWilliam H. Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics. 2007;23:2947-2948.

Malcuit I, de Jong W, Baulcombe DC, Shields DC, Kavanagh TA. Acquisition of multiple virulence/avirulence determinants by Potato virus X (PVX) has occurred through convergent evolution rather than through recombination. Virus Genes. 2000;20:165-172.

Mandal B, Kumar A, Rani P, Kumar R. Complete genome sequence, phylogenetic relationships and molecular diagnosis of an Indian isolate of Potato virus X. J Phytopathol. 2012;160(1):1-5. Doi:10.1111/j.1439-0434.2011.01848.x.

Morozov S, Lukasheva L, Chernov B, Skryabin K, Atabekov J. Nucleotide sequence of the open reading frames adjacent to the coat protein cistron in the Potato virus X genome. FEBS Lett. 1987;213(2):438-442.

Nie X, Singh RP. A novel usage of random primers for multiplex RT-PCR detection of virus and viroid in aphids, leaves, and tubers. J Virol Methods. 2001;91(1):37-49.

Nie X, Singh M. Response of potato, tobacco and Physalis floridana plants to mixed infection with PVX, PVYNTN and PVY° strains. Can J Plant Pathol. 2013;35(3):390-401. Doi:10.1080/07060661.2013.812581.

Njukeng PA, Chewachong GM, Sakwe P, Chofong G, Nkeabeng LW, Demo P, et al. Prevalence of six viruses in potato seed tubers produced in informal seed system in the North West region of Cameroon. Cam J Exp Biol. 2013;9(1):44-49. Doi:10.4314/cajeb.v9i1.6.

Roossinck MJ, Martin DP, Roumagnac P. Plant virus metagenomics: Advances in virus discovery. Phytopathology. 2015;105(6):716-727. Doi:10.1094/PHYTO-12-14-0356-RVW.

Schena L, Nigro F, Ippolito A, Gallitelli D. Real-time quantitative PCR: a new technology to detect and study phytopathogenic and antagonistic fungi. Eur J Plant Pathol. 2004;110(9):893-908. Doi:10.1007/s10658-004-4842-9.

Sonenberg N, Shatkin AJ, Riccardi RP, Rubin M, Goodman RM. Analysis of terminal structures of RNA from Potato virus X. Nucleic Acids Res. 1978;5(7):2501-2521.

Tamura K, Stecher G, Peterson D, Filipski A, Kumar S. MEGA6: Molecular evolutionary genetics analysis. Mol Biol Evol. 2013;30(12):2725-2729. Doi:10.1093/molbev/mst197.

Vásquez V, Montero-Astúa M, Rivera C. Incidencia y distribución altitudinal de 13 virus en cultivos de Solanum tuberosum(Solanaceae) en Costa Rica. Rev Biol Trop. 2006;54:1135-1141.

Verchot-Lubicz J, Ye CM, Bamunusinghe D. Molecular biology of potexviruses: recent advances. J Gen Virol. 2007;88(6):1643-1655. Doi:10.1099/vir.0.82667-0.

Villamil-Garzón A, Cuellar WJ, Guzmán-Barney M. Natural co-infection of Solanum tuberosum crops by the Potato yellow vein virus and potyvirus in Colombia. Agron Colomb. 2014;32(2):213-223.

Wang XW. Effect of infection status of Potato virus Y and Potato virus X on tuber yield of potato. Annual Reports, China's Potato Association. 1999:285-289.

Wang B, Ma Y, Zhang Z, Wu Z, Wu Y, Wang Q, et al. Potato viruses in China. Crop Prot. 2011;30(9):1117-1123. Doi:10.1016/j.cropro.2011.04.001.

Wetzel T, Candresse T, Macquaire G, Ravelonandro M, Dunez J. A highly sensitive immunocapture polymerase chain reaction method for plum pox potyvirus detection. J Virol Methods. 1992;39:27-37.

Wu Q, Ding S, Zhang Y, Zhu S. Identification of viruses and viroids by Next-Generation Sequencing and homology dependent and homology independent algorithms. Annu Rev Phytopathol. 2015;53:1-20. Doi:10.1146/annurev-phyto-080614-120030.

Yu XQ, Wang HY, Lan YF, Zhu XP, Li X, Fan ZF, et al. Complete genome sequence of a Chinese isolate of Potato virus X and analysis of genetic diversity. J Phytopathol. 2008;156:346-351. Doi:10.1111/j.1439-0434.2007.01365.x.

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