Molecular insights on potato yellow vein crinivirus infections in the highlands of Colombia

Potato yellow vein virus (PYVV) was detected in potatoes grown in the Central highlands, north of Bogotá (~3000 m altitude), Colombia. At this altitude viral whitefly vectors are largely absent, but infection persists because of the use of uncertified tubers. Plants with typical PYVV-induced yellowing symptoms, as well as with atypical yellowing or non-symptomatic symptoms were sampled at three separate geographical locations. PYVV presence was assessed by RT-PCR, and several plants were subjected to high-throughput sequencing (HTS) of their small RNA (sRNA) populations. Complete or almost complete sequences of four PYVV isolates were thus reconstructed, all from symptomatic plants. Three viral isolates infected plants singly, while the fourth co-infected the plant together with a potyvirus. Relative proportions of sRNAs to each of the three crinivirus genomic RNAs were found to remain comparable among the four infections. Genomic regions were identified as hotspots of sRNA formation, or as regions that poorly induced sRNAs. Furthermore, PYVV titres in the mixed versus single infections remained comparable, indicating an absence of synergistic/antagonistic effects of the potyvirus on the accumulation of PYVV. Daughter plants raised in the greenhouse from tubers of the infected, field-sampled plants displayed mild PYVV infection symptoms that disappeared with time, demonstrating the occurrence of recovery and asymptomatic infection phenotypes in this pathosystem.

Variability of P26 and P10 genes in Colombian isolates of Potato yellow vein virus (PYVV)

Potato yellow vein virus (PYVV) is the causal agent of the potato yellow vein disease and can reduce potato production up to 50%. This virus also infects tomatoes and can remain asymptomatic in plants. PYVV transmission is mediated by vegetative seed, the vector Trialeurodes vaporariorum, and grafts. Its genome has the P26 and P10 genes that are orthologues in the Crinivirus genus, which have been characterized as pathogenic factors and have not been studied in PYVV. We analyzed the variability of P26 and P10 from 45 and 48 sequences, which were obtained by RT-PCR amplification of the total RNA of symptomatic potato leaves from the provinces of Nariño, Cundinamarca, and Boyaca (Colombia). We included sequences of each gene of the PYVV genome of potato and tomato isolates from GenBank. The variability in these genes is influenced by the flow and uncontrolled use of vegetative seed between different provinces, that favor the dispersion of viral variants. In addition, the variability analysis based on maximum likelihood trees, haplotypes, and diversity indices showed that P26 is more variable than P10 and both are more variable in Andigena than in Phureja potatoes. The Tajima and Fu and Li tests revealedthat these genes are subject to negative selection.

Identificación y caracterización molecular del genoma completo de tres virus en cultivos de lulo (Solanum quitoense) de Antioquia (Colombia)

El lulo es uno de los renglones agrícolas más promisorios para la región andina de Colombia, gracias a sus excelentes características organolépticas y a su potencial para el procesamiento industrial. En Antioquia, se ha observado en los últimos años la presencia de plantas con síntomas de enfermedades virales, que incluyen amarillamientos intervenales, mosaicos y deformación de brotes. En este trabajo, se evaluó dicha situación en un grupo (bulk) de muestras foliares de plantas sintomáticas de lulo obtenidas en municipios del Oriente Antioqueño, utilizando la metodología molecular de secuenciación de nueva generación (NGS), y la confirmación posterior por RT-PCR. Los análisis bioinformáticos de las secuencias obtenidas (10.777.822 de reads) indicaron la presencia de tres virus de RNA en el transcriptoma evaluado; el Cucumber mosaic virus (CMV) se encontró en mayores niveles de infección (40,4% del total de reads), mientras que los otros virus correspondieron al Potato yellow vein virus (PYVV) (0,09%) y Alstroemeria necrotic streak virus (ANSV) (0,06%), siendo posible obtener sus genomas completos. La ocurrencia de los tres virus fue confirmada en plantas individuales de lulo mediante pruebas de RT-PCR/secuenciación Sanger con cebadores específicos diseñados a partir de los datos de NGS (ANSV y CMV), o con cebadores reportados previamente (PYVV). En el futuro será necesario evaluar los efectos de estos virus sobre los rendimientos, longevidad de plantas y calidad de semilla en los cultivos de lulo en el país, así como sus métodos de transmisión, rango de hospedantes y sintomatología específica.

Secuenciación del genoma completo del Potato yellow vein virus (PYVV) en tomate (Solanum lycopersicum) en Colombia

Potato yellow vein virus (PYVV), es uno de los fitopatógenos más limitantes para la producción de papa en la región de Los Andes. A pesar que se le ha detectado infectando tomate en Colombia, el conocimiento de las características biológicas de las cepas presentes en este hospedante es muy limitado. En este estudio, utilizando secuenciación masiva de nueva generación (NGS), se obtuvo la secuencia completa de los tres segmentos genómicos del PYVV en plantas de tomate en Marinilla (Antioquia) y se evalúo la utilidad de tres juegos de cebadores para su detección mediante pruebas de RT-PCR convencional y en tiempo real (RT-qPCR). El genoma de la secuencia consenso presentó tamaños de 8043 nt (ARN1), 5346 nt (ARN2) y 3896 nt (ARN3) y se identificaron los diez ORF previamente reportados en este virus, aunque, en general, éstos presentaron menores| niveles de identidad que los registrados entre cepas de PYVV de papa. Análisis de variación y de selección identificaron dos regiones en los ORF MET/HEL y CPm que presentan selección positiva, lo que podría estar asociado a la adaptación por hospedante. Los tres juegos de cebadores amplificaron las regiones esperadas de la cápside de PYVV, siendo posible identificar, por diferencias en valores de temperatura de fusión (Tm) y por secuenciación Sanger, la ocurrencia de al menos dos variantes principales de este virus en el Oriente Antioqueño, lo que concuerda con los niveles moderados de polimorfismos encontrados en las secuencias obtenidas por NGS.

Potato Virus Y (PVY) y Potato Yellow Vein Virus (PYVV) en Infecciones Mixtas No Causan Síntomas Atípicos en Plantas de Papa

Observaciones anteriores en cultivos de papa (<em>Solanum tuberosum</em> y <em>Solanum phureja</em>) mostraron síntomas llamados atípicos en este trabajo, que consistían en hojas con manchas irregulares verde oscuro sobre un fondo amarillo intenso, que sugieren la presencia de virus. Estos síntomas no correlacionan con ningún virus descrito para papa en Colombia. En plantas, existen reportes de infecciones virales con dos o más virus que llevan a interacciones como sinergismo o antagonismo. En este trabajo se evaluó la hipótesis de que los síntomas atípicos podrían ser resultado de infecciones mixtas entre PYVV (<em>Potato yellow vein virus) (Crinivirus) </em>y PVY (<em>Potato virus Y</em>) (<em>Potyirus)</em>, pues ambos virus son comunes en cultivos de papa en Colombia. Se reportan resultados de RT-PCR (reacción en cadena de la polimerasa mediada por retrotranscripción) para la detección de PYVV y PVY, y de ELISA para PVX, PVS, PVM y PRLV en 57 plantas con y sin síntomas atípicos provenientes de campo. Los resultados no apoyan la hipótesis planteada, pues de 10 plantas con síntomas atípicos evaluadas solo una estaba infectada con los dos virus. Por otro lado, coinfecciones de PVY y PYVV se observaron en plantas sin síntomas aparentes (4 plantas de 5 evaluadas) y en plantas con síntomas característicos de PYVV (17 plantas de 37 evaluadas). Del total de 20 plantas evaluadas por ELISA, 18 presentaban infección por PVX aunque no se observaron síntomas asociados a este virus. Ocho de estas plantas, además de PVX estaban infectadas también con PVY y PYVV, pero mostraban síntomas de característicos de PYVV, lo que sugiere que PVX tampoco correlaciona con los síntomas atípicos. Se sugiere la presencia de un virus no reportado infectando el cultivo de papa en Colombia.

Inter and Intra Variation of Potato Yellow Vein Virus in Three Potato Species From Colombia

Potato yellow vein virus (PYVV), (family Closteroviridae, genus Crinivirus) is a re-emergent virus in Andean countries. Low inter-isolate variation has been reported for PYVV CP gene, but there are no reports for intra-isolate variation. Inter- and intra-isolate variability in CP from a population of PYVV was studied. Samples of 216 symptomatic potato plants (115 Solanum tuberosum subsp. andigena (STA), 100 Solanum phureja (SPH) and 1 Solanum chaucha (SCH)) were collected in five Colombian departments. Viral isolates were amplified by RT-PCR and the amplicons were analyzed by single-strand conformation polymorphism (SSCP). Six different migration SSCP patterns (A to F) with different complexities were observed among the population. Pattern A was detected in the five departments in 66% of the isolates. Pattern E was found only in the department of Cundinamarca with a frequency of 0.09%. Patterns B, C, D and F were found in similar proportions of from 13% to 5.6% and were present in the five departments. Homology at the nucleotide level of 75% of the sequence of the CP gene was greater than 99% and the dN/dS ratio (no-synonymous/synonymous changes) was 0.002. Amplicons of the whole CP gene of eight selected isolates representing the six SSCP patterns were cloned and the SSCP analysis showed that, in all cases, more than one variant was present. The sequence analysis of the 35 clones confirmed intra-isolate variability of PYVV. The existence of several variants in a single field isolate was demonstrated and negative selection against amino acid changes of the CP was suggested.

Natural co-infection of Solanum tuberosum crops by the Potato yellow vein virus and potyvirus in Colombia

The Potato yellow vein virus (PYVV), a Crinivirus with an RNA tripartite genome, is the causal agent of the potato yellow vein disease, reported in Colombian since 1950, with yield reductions of up to 50%. Co-infection of two or more viruses is common in nature and can be associated with differences in virus accumulation and symptom expression. No evidence of mixed infection between PYVV and other viruses has been reported. In this study, eight plants showing yellowing PYVV symptoms: four Solanum tuberosum Group Phureja (P) and four Group Andigena (A), were collected in Cundinamarca, Colombia to detect mixed infection in the isolates using next generation sequencing (NGS). The Potato virus Y (PVY) complete genome (similar to N strain) and the Potato virus V (PVV) partial genomes were detected using NGS and re-confirmed by RT-PCR. Preliminary field screening in a large sample showed that PYVV and PVY co-infect potato plants with a prevalence of 21% within the P group and 23% within the A group. This is the first report of co-infection of PYVV and potyvirus in Colombia and with the use of NGS. Considering that potyviruses enhance symptom severity and/or yield reductions in mixed infections, our results may be relevant for disease diagnosis, breeding programs and tuber certification.