Efectos biológicos en infecciones mixtas de crinivirus y virus de la familia Potyviridae

Abstract

Las infecciones mixtas de virus en plantas, muy comunes en la naturaleza, ocurren cuando dos o más virus son capaces de infectar un mismo huésped. Las interacciones entre los distintos virus en infecciones mixtas pueden ser sinérgicas o antagónicas, según se vean favorecidos o perjudicados. Excepto en algunos casos de enfermedades complejas causadas por interacciones sinérgicas graves, en muchos otros las infecciones mixtas permanecen desapercibidas y se desconoce en gran medida su impacto en la transmisión de virus por insectos. Este trabajo tiene como objetivo principal evaluar los efectos biológicos en infecciones mixtas de virus en plantas. Por una parte, se ha estudiado la infección mixta causada por el crinivirus Cucurbit yellow stunting disorder virus (CYSDV) y el potyvirus Watermelon mosaic virus (WMV), prestando especial atención a la interacción entre ellos, su efecto sobre la planta huésped, y el posible impacto en la transmisión por vectores. Por otra parte, se ha evaluado la posible influencia de las infecciones mixtas en aspectos biológicos intrínsecos del virus, como es el caso del mecanismo de deslizamiento de la polimerasa que permite la expresión de productos génicos en virus de la familia Potyviridae, estudiando el ipomovirus Coccinia mottle virus (CocMoV), el cual además del motivo habitual susceptible de generar P3N-PIPO, contiene un motivo similar en P1a, a partir del cual se podrían originar nuevos productos que hemos denominado P1aN-SOG (de “Short Out-of-frame Gene-product") y P1aN-ALT. Nuestro trabajo ha mostrado la dinámica de acumulación a lo largo del tiempo de WMV y CYSDV en infecciones mixtas en plantas de melón susceptibles, observándose mayor acumulación del segundo, mientras que la carga viral del primero se reduce. Se han llevado a cabo transmisiónes por insectos vectores, y se analizó el comportamiento alimenticio de pulgones, encontrando en el casode infecciones mixtas una mayor duración de una fase asociada a la adquisición de WMV, lo que podría favorecer su diseminación natural. En experimentos realizados con moscas blancas en condiciones de semicampo se observó una mayor transmisión de CYSDV hacia plantas previamente infectadas con WMV, lo que sugiere que la prevalencia de infecciones mixtas podría verse favorecida. El análisis de supresores de silenciamiento virales nos permitió identificar un efecto modulador de la proteína P1 de WMV sobre la actividad de la proteína P25 de CYSDV. Se confirmó además que ambas proteínas interaccionan, y por tanto podrían contribuir a causar respuestas específicas durante las infecciones mixtas. Por último, la secuenciación masiva de la progenie viral en CocMoV mostró la existencia de inserciones y deleciones en los motivos de deslizamiento de la polimerasa en P1a y P3, que podrían conducir a la expresión de nuevos productos génicos como P1aN-SOG y P1aN-ALT. En el caso de infecciones mixtas de CYSDV y CocMOV, las proporciones relativas de P3N-PIPO y P3N-ALT se pueden ver modificadas respecto a las mismas en infecciones simples o mixtas con WMV.

Mixed viral infections in plants are very common in nature, and occur when two or more viruses are able to infect the same host. The interactions between the different viruses in mixed infections can be synergistic or antagonistic, depending on whether the outcome is positive or negative. Except in some complex diseases caused by severe synergistic interactions, often mixed infections remain unnoticed and their impact on vector transmission of viruses by insects is largely unknown. The main objective of this work was to evaluate the biological effects of mixed virus infections in plants. Mixed infections caused by Cucurbit yellow stunting disorder virus (CYSDV) and Watermelon mosaic virus (WMV) has been studied, paying special attention to the interaction between them, how it affects the host plant, and the possible impact on vector transmission. Also, the possible influence of mixed infections on intrinsic biological aspects of the viruses has been evaluated, as in the case of the polymerase slippage mechanism that allows the expression of additional gene products in viruses of the family Potyviridae, such as the ipomovirus Coccinia mottle virus (CocMoV), which in addition to the usual motive resulting in expression of P3N-PIPO, it contains a similar motif in P1a, from which new products named P1aN-SOG (from "Short Out-of-frame Gene-product ") and P1aNALT could originate. Our work shows the accumulation dynamics over time of WMV and CYSDV in mixed infections in susceptible melon plants, observing greater accumulation of the second, while the viral load of the first is reduced. Transmission by insect vectors was carried out, and the feeding behavior of aphids was analyzed, finding in the case of mixed infections a longer phase associated with WMV acquisition, which could favor its natural dissemination. In experiments with whiteflies in semi-field conditions, better CYSDV transmission was observed towards plants previously infected with WMV, which might favor the prevalence of mixed infections. The analysis of viral suppressors of RNA silencing allowed us to identify an effect caused by the P1 protein of WMV on the activity of P25 of CYSDV. We also confirmed that both proteins can interact, and therefore contribute to specific responses during mixed infections. Finally, NGS of the progeny of CocMoV found insertions and deletions in the polymerase slippage motifs in both P1a and P3, which could lead to the expression of new gene products such as P1aN-SOG and P1aN-ALT. In the case of mixed infections with CYSDV and CocMOV, the relative proportions of P3N-PIPO and P3N-ALT changed compared to simple or mixed infections with WMV.