Explorando a diversidade genômica do potato virus Y e sua interação com o hospedeiro
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Sua rápida adaptação a novos ambientes, altas taxas de mutação e recombinação resultam em uma nuvem de mutantes conhecida como vírus quasispecies, capazes de se adaptar a condições diversas sobrevivendo no ambiente e se dispersando a novas regiões. Embora no passado alguns programas de melhoramento tenham focado no desenvolvimento de materiais com resistência à infecção por PVY, ainda existe uma grande lacuna de conhecimento sobre a interação do vírus com diferentes hospedeiros e as alterações genômicas resultantes dessa interação. Para abordar essas questões, iniciamos a análise de isolados de PVY coletados em campos de produção de tomate (PVYSl), batata (PVYSt) e pimentão (PVYCa). Desenvolvemos um protocolo de sequenciamento genômico utilizando a tecnologia Nanopore de modo a sequenciar simultaneamente os genomas de PVYCa, PVYSt e PVYSl, reduzindo significativamente os custos operacionais. Essa abordagem foi capaz de trazer resultados rápidos e comparáveis a abordagens como o sequenciamento Illumina. Foi também realizada uma avaliação de resistência a infecção por PVY de cultivares de tomate, pimentão e linhagens de Solanum spp. do Banco de Germoplasma do Instituto Agronômico de Campinas. Observamos que nenhuma das cultivares de tomate, pimentão e acessos de banco de germoplasma avaliados apresentou resistência à infecção por PVY, indicando a necessidade urgente de busca por materiais com algum nível de resistência para o mercado e para programas de melhoramento. Para a análise da influência do hospedeiro nas modificações genômicas, um experimento foi realizado com dois isolados virais (PVYNb, coletado em Nicotiana benthamiana, e PVYSt) com 10 passagens virais sucessivas por inoculação mecânica em plantas de N. benthamiana, tomateiro e batateira. PVYNb e PVYSt mostraram comportamentos distintos: diminuição e extinção da infecção viral em tomateiro, aumento expressivo em N. benthamiana e manutenção moderada em batateira. PVYNb apresentou maior especialização com mais SNPs fixados, indicando maior capacidade adaptativa a novos ambientes e hospedeiros, enquanto PVYSt se mostrou mais generalista com menos SNPs fixados. Além disso, investigamos a geração e manutenção de genomas defectivos virais (GDVs) em diferentes populações de PVY. Foram identificados GDVs nas populações de PVY, cuja produção foi dependente do isolado viral, modo de transmissão, órgão da planta, passagem realizada e hospedeiro. Nossos achados fornecem informações para a elaboração de novas abordagens de recomendações de manejo e controle do PVY, promovendo avanços na sustentabilidade da produção agrícola.The potyvirus potato virus Y (PVY) has been considered one of the five most important plant viruses due to its ability to infect a wide range of hosts, be transmitted by various aphid species, and cause significant damage to crops. Its rapid adaptation to new environments, high mutation and recombination rates result in a cloud of mutants known as viral quasispecies, capable of adapting to diverse conditions, surviving in the environment, and spreading to new regions. Although some breeding programs in the past focused on developing materials resistant to PVY infection, there remains a substantial gap in knowledge about the virus' interaction with different hosts and the resulting genomic alterations from this interaction. To address these issues, we initiated the analysis of PVY isolates collected from tomato (PVYSl), potato (PVYSt), and pepper (PVYCa) production fields. A genomic sequencing protocol was developed using Nanopore technology so we could simultaneously sequence the genomes of PVYCa, PVYSt, and PVYSl, significantly reducing operational costs. This approach was able to bring fast results comparable to approaches such as Illumina sequencing. We also evaluated the resistance to PVY infection of tomato and pepper cultivars, and Solanum spp. lines from the Germplasm Bank of the Instituto Agronômico de Campinas. None of the evaluated tomato, pepper cultivars, and germplasm bank accessions showed resistance to PVY infection, indicating an urgent need to find materials with some level of resistance for the market and breeding programs. To analyze the host influence on genomic modifications, an experiment was conducted with two viral isolates (PVYNb, collected from Nicotiana benthamiana, and PVYSt) with 10 successive viral passages through mechanical inoculation in N. benthamiana, tomato, and potato plants. PVYNb and PVYSt exhibited different behaviors, displaying a decrease and extinction of viral infection in tomato plants, a significant increase in N. benthamiana, and moderate maintenance in potato plants. PVYNb showed greater specialization with more fixed SNPs, indicating a higher adaptive capacity to new environments and hosts, while PVYSt was more generalist with fewer fixed SNPs. Additionally, we investigated the generation and maintenance of defective viral genomes (DVGs) in different PVY populations. DVGs were identified in PVY populations, whose production depended on the viral isolate, transmission mode, plant organ, passage performed, and host. Our findings provide valuable information for developing new management and control recommendations for PVY, promoting advances in the sustainability of agricultural production.Instituto de Ciências Biológicas (IB)Departamento de Fitopatologia (IB FIT)Programa de Pós-Graduação em FitopatologiaengA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessExplorando a diversidade genômica do potato virus Y e sua interação com o hospedeiroExploring the genomic complexity of potato virus Y and its interaction with hostsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPotyvirusPotato virusSequenciamento genômicoreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2024_IvairJoseDeMoraisJunior_TESE.pdf2024_IvairJoseDeMoraisJunior_TESE.pdfapplication/pdf12312710http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/52378/1/2024_IvairJoseDeMoraisJunior_TESE.pdf0680b5c1fd81daef2cb0d5140be84c55MD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain102http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/52378/2/license.txtaed4704d04bb260d4decd80db311aaa5MD52open access10482/523782025-08-06 16:30:17.68open accessoai:repositorio.unb.br:10482/52378U3VibWlzc8OjbyBlZmV0aXZhZGEgZGUgYWNvcmRvIGNvbSBsaWNlbsOnYSBjb25jZWRpZGEgcGVsbyBhdXRvciBlL291IGRldGVudG9yIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcy4KRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-08-06T19:30:17Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB) |
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