Caracterización genómica de los virus que infectan los cultivos de uchuva (Physalis peruviana) en Antioquia para el apoyo de los programas de certificación de semilla

Abstract

La uchuva (Physalis peruviana L.) es un frutal solanáceo nativo de los Andes, con un gran potencial de exportación gracias a sus excelentes características organolépticas y nutricionales. En los últimos años en Colombia, este cultivo presenta diferentes problemas fitosanitarios, entre los que se destacan las enfermedades virales, que entre otros efectos causan la disminución de los rendimientos, reducción de la longevidad de las plantas y el deterioro de las características de los frutos, ocasionando la reducción de su valor comercial. A diferencia de otras enfermedades causadas por hongos, nemátodos y bacterias, las enfermedades virales son difíciles de controlar ya que la manifestación de los síntomas generalmente ocurre después de largos períodos de infección sistémica. Desafortunadamente, en la agroindustria de uchuva no existe un sistema de detección viral o pruebas de diagnóstico validadas que permitan identificar oportunamente la presencia de virus en plantas asintomáticas o en material de siembra. El manejo de las enfermedades virales se basa en la implementación de prácticas preventivas como la siembra de material certificado por su sanidad viral, lo que se puede lograr por medio de técnicas de limpieza in vitro de plantas y su propagación a gran escala bajo principios de exclusión fitosanitaria. En este trabajo, utilizando técnicas moleculares como RT-qPCR, RT-PCR convencional, secuenciación Sanger y secuenciación masiva de alto rendimiento (HTS), se identificaron y caracterizaron genómicamente los virus que afectan los cultivos de uchuva en el departamento de Antioquia en material de siembra y en plantas en producción. En la subregión del oriente se encontraron altos niveles de prevalencia para las infecciones por PVY, CGIV-1, PVS y PVX. Además, con el uso NGS, se reportó por primera vez la presencia de tres nuevas especies de virus denominadas tentativamente como: Physalis vein necrosis virus (PhyVNV, Nepovirus), Physalis torradovirus (PhyTV, Torradovirus), y Physalis virus X (PhyVX, Potexvirus). Para el caso de la subregión del suroeste, se detectaron los virus PVX, PVS, PVY, PhyVNV y CGIV-1. Adicionalmente, mediante el análisis de NGS se detectó la presencia de secuencias de los virus CMV, PhyVNV, PVS y TaLMV. Para TaLMV se confirmó su infección en uchuva mediante RT-qPCR y RT-PCR, siendo el primer reporte de este virus en un hospedero diferente al tamarillo (Solanum betaceum). Por último, en esta investigación se evaluaron metodologías derivadas de técnicas de cultivo in vitro para la generación de material de siembra de uchuva libre de virus y/o con baja carga viral, definiéndose como el mejor tratamiento la termoterapia 37ºC por 30 días con un fotoperiodo de 12 h de luz artificial, y un período de recuperación de 45 días a 21°C, al reducirse la incidencia de PVS y PVY, con respecto a los controles no tratados. Para el caso de quimioterapia, se encontró que el mejor tratamiento correspondió a la aplicación de 30 ppm de ribavirina al medio de crecimiento modificado de Montiel-Martínez et al. (2011) durante 45 días a 21°C, con un fotoperiodo de 12 horas luz, reduciéndose la incidencia de PVX, PVY y PMTV, con respecto a los controles no tratados. Se espera que los resultados de esta tesis estimulen al gremio fruticultor del departamento y del país a utilizar herramientas moleculares y técnicas in vitro para el establecimiento de programas de certificación de semilla de uchuva y de seguimiento epidemiológico de las enfermedades virales en este cultivo. (Texto tomado de la fuente)

Cape gooseberry (Physalis peruviana L.) is an Andean solanaceous crop with great export potential due to its unique organoleptic and nutritional characteristics. Unfortunately, in recent years there has been an emergence of a wide spectrum of phytosanitary problems affecting the yields, plant longevity and fruit quality of cape gooseberry. In contrast to diseases caused by fungi, nematodes or bacteria, viral diseases can be difficult to control as symptoms may take a long time before they become conspicuous. This problem is exacerbated by the lack of reliable diagnostic tools that allow detection of viruses in asymptomatic plants and planting material. In agriculture, viral diseases are controlled in a preventive manner through seed certification programs that guarantee the elimination of viruses from stock plants using in vitro culture techniques, and propagation of planting material at large scale under controlled conditions. In this work, a wide variety of viruses infecting cape gooseberry in Antioquia were characterized using RT-qPCR, standard PCR, Sanger sequencing and High-throughput sequencing (HTS). Testing was performed on adult plants from commercial cape gooseberry fields, seeds, and plantlets. In eastern Antioquia, the viruses PVY, CGIV-1, PVS, and PVX were highly prevalent and the use of HTS revealed the presence of three new viruses tentatively named as Physalis vein necrosis virus (PhyVNV, Nepovirus), Physalis torradovirus (PhyTV, Torradovirus), and Physalis virus X (PhyVX, Potexvirus). In the southwestern region, the viruses PVX, PVS, PVY, PhyVNV, and CGIV-1 were detected and HTS revealed the presence of CMV, PhyVNV, PVS, and TaLMV. Infection by TaLMV was further confirmed by RT-qPCR making this the first report of natural infection of this virus in a host different to tamarillo (Solanum betaceum). Finally, different in vitro tissue culture methods for the elimination of viruses were tested. The best performance was achieved with thermotherapy at 37 ºC for 30 days, using a photoperiod of 12 h under artificial light, followed by a recovery stage of 45 days at 21°C. This protocol was effective in reducing the prevalence of PVS and PVY with respect to the untreated controls. Thermotherapy, on the other hand, worked best at a 30 ppm concentration of ribavirin using the Montiel-Martínez et al. (2011) growth medium for 45 days at 21°C, with a photoperiod of 12 h under artificial light. This method was effective in reducing the prevalence of PVX, PVY, and PMTV. Hopefully, these results will promote the implementation of molecular and in vitro culture methods in seed certification and virus surveillance programs of cape gooseberry by the fruit agroindustry of Antioquia and Colombia.