Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2015-11-25T15:48:39Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1728299 bytes, checksum: 9536bb852b8406140722b5b88e410730 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-25T15:48:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1728299 bytes, checksum: 9536bb852b8406140722b5b88e410730 (MD5) Previous issue date: 2015-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A família Geminiviridae é composta por vírus com genoma de DNA circular de fita simples, encapsidado em partículas icosaédricas geminadas. Os vírus pertencentes ao gênero Begomovirus são transmitidos pela mosca-branca Bemisia tabaci a plantas dicotiledôneas. Os begomovírus apresentam taxas de mutação e substituição nucleotídica semelhantes às relatadas para vírus de RNA, e uma elevada taxa de recombinação. Devido ao seu rápido processo evolutivo, novas espécies de begomovírus são frequentemente encontradas no campo. Este trabalho teve como objetivos realizar a caracterização molecular de duas espécies de begomovírus infectando Pavonia sp. (Malvaceae), e quantificar a evolução do Tomato severe rugose virus (ToSRV) em um hospedeiro cultivado e um não-cultivado. Dois begomovírus foram isolados de plantas de Pavonia sp. coletadas nos municípios de Albuquerque e Corumbá, Mato Grosso do Sul. Comparação de sequências e análise filogenética indicaram tratar-se de duas novas espécies com as características de begomovírus bissegmentados das Américas. Foram propostos os nomes Pavonia mosaic virus (PavMV) e Pavonia yellow mosaic virus (PavYMV). No estudo para avaliar a dinâmica evolutiva do ToSRV, plantas de tomateiro e Nicandra physaloides foram inoculadas via biobalística com clone infeccioso do ToSRV e mantidas em casa-de-vegetação. DNA total foi extraído de folhas coletadas aos 30, 75 e 120 dias após a inoculação, e submetido a sequenciamento na plataforma Illumina HiSeq 2000. As bibliotecas de DNA foram submetidas a análise de qualidade no software FastQC. O alinhamento dos reads foi realizado no software Geneious, utilizando o clone infeccioso como sequência referência. Ambos os componentes genômicos do ToSRV apresentam taxa de substituição semelhantes a de vírus de RNA: 3,06 x 10-3 e 2,03 x 10-3 subst/sítio/ano para o DNA-A e DNA-B, respectivamente, em N. physaloides, e 1,38 x 10-3 e 8,68 x 10-4 subst/sítio/ano para o DNA-A e DNA-B, respectivamente, em tomateiro. Valores de taxa de substituição similares aos já descritos para begomovírus foram encontrados também para os genes CP, Rep, MP e NSP em ambos os hospedeiros. Foram quantificadas substituições sinônimas e não- sinônimas, transversões e transições, além de deleções e inserções nos genes CP, Rep, MP e NSP. Foi observado um decréscimo no número de variações ao longo do tempo e consequente aumento do número de sítios idênticos ao genoma referência. Nas bibliotecas provenientes de N. physaloides foi observada a supressão dos códons de terminação dos genes MP e NSP em todo decorrer da infecção, sugerindo uma estratégia adaptativa. O cálculo da entropia de Shannon identificou como hotspots de mutação a região N-terminal do gene Rep, as regiões comuns no DNA-A e DNA-B (CR-A e CR-B, respectivamente) e a região intergênica longa entre os genes MP e NSP no DNA-B (LIR-B). Estes dados sugerem que o ToSRV evolui como quasispecies, apresentando elevada variabilidade genética, o que poderia explicar em parte sua prevalência no campo. / The family Geminiviridae is comprised of viruses with a circular, single-stranded DNA genome encapsidated in twinned icosahedral particles. The viruses in the genus Begomovirus are transmitted by the whitefly Bemisia tabaci to dicot plants. Begomoviruses have mutation and nucleotide substitution rates similar to those reported for RNA viruses, and a high frequency of recombination. Due to their rapid evolutionary process, new begomovirus species are often found in the field. This study aimed to perform the molecular characterization of two begomovirus species infecting Pavonia sp. (Malvaceae), and to follow and quantify the evolution of Tomato severe rugose virus (ToSRV) in a cultivated and a non-cultivated host. Two begomoviruses were isolates from Pavonia sp. plants collected in the municipalities of Albuquerque and Corumbá, Mato Groso do Sul, Brazil. Sequence comparisons and phylogenetic analysis showed that these were two novels species, with the typical features of bipartite, New World begomoviruses. The names Pavonia mosaic virus (PavMV) and Pavonia yellow mosaic virus (PavYMV) were proposed for the two new species. In the study to evaluate the evolutionary dynamics of ToSRV, tomato and Nicandra physaloides plants were inoculated via biobalistics with an infectious clone of ToSRV and maintained in a greenhouse. Total DNA was extrated from leaves collected at 30, 75 and 120 days after inoculation, and was sequenced in the Illumina HiSeq 2000 platform. The DNA libraries from each of the two hosts were submitted to quality control analysis with FastQC software. The genome assembly was performed with the program Geneious using the infectious clone as reference. Both genomic components of ToSRV showed substitution rates similar to those of RNA viruses: 3.06 x 10-3 and 2.03 x 10-3 sub/site/year for the DNA-A and DNA-B, respectively, in N. physaloides, and 1.38 x 10-3 and 8.68 x 10-4 sub/site/year for the DNA-A and DNA-B, respectively, in tomato. Substitution rates in the range of those already described for other begomoviruses were found also for the CP, Rep, MP and NSP genes in both hosts. We quantified synonymous and non-synonymous substitutions, transversions and transitions, as well as deletions and insertions in the CP, Rep, MP and NSP genes. A decrease in the number of variable sites was observed during the course of the experiment, with a corresponding increase in the number of identical sites to the reference genome. Suppression of the stop codons of the MP and NSP genes was observed in the N. physaloides libraries, suggesting an adaptive strategy. Determination of Shannon entropy indicated mutation hotspots in the N-terminal region of the Rep gene, the intergenic common region in the DNA-A and DNA-B (CR-A and CR-B, respectively) and the long intergenic region between the MP and NSP genes in the DNA-B (LIR-B). Overall, the results indicate that ToSRV evolves as a quasispecies, with a high degree of genetic variability which could be partly responsible for its prevalence in the field.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Os begomovÃrus, vÃrus da famÃlia Geminiviridae transmitidos por mosca branca, tÃm emergido como sÃrios patÃgenos de culturas agronÃmicas e hortÃcolas em regiÃes tropicais e subtropicais de muitos paÃses em todo o mundo. A partir da dÃcada de 80, tÃm aumentado os relatos da disseminaÃÃo da mosca branca, Bemisia argentifolii, e de begomovÃrus provocando impacto devastador nas regiÃes em que ocorrem. No Brasil, estes patÃgenos tÃm sido limitantes para a produÃÃo de tomate (Lycopersicon esculentum) em vÃrias Ãreas de cultivo com incidÃncia crescente desde 1994. No presente trabalho, plantas de tomate exibindo sintomas de infecÃÃo provocada por vÃrus como mosaico, clorose internerval, enrolamento do limbo foliar e reduÃÃo do crescimento, foram coletadas em lavouras de tomate indÃstria em AnÃpolis-GO. O vÃrus foi identificado como pertencente ao gÃnero Begomovirus mediante tÃcnica de PCR usando oligonucleotÃdeos especÃficos que amplificaram fragmentos dos componentes A e B do genoma viral. No capÃtulo I sÃo apresentados os resultados da caracterizaÃÃo molecular e no capÃtulo II, os dados da determinaÃÃo do cÃrculo de hospedeiros e da investigaÃÃo da relaÃÃo do begomovÃrus com o vetor Bemisia argentifolii. O isolado denominado GOANPL, foi clonado e parcialmente seqÃenciado tendo sido obtidas as seqÃÃncias nucleotÃdicas dos genes da capa proteica, Rep e de toda a regiÃo intergÃnica, em um total de 2.130 nucleotÃdeos. A anÃlise comparativa das seqÃÃncias revelou que, em geral, o GOANPL possui relacionamento genÃtico distante com begomovÃrus da Ãsia, Europa e Ãfrica sendo mais prÃximo das espÃcies do Brasil, particularmente, com os begomovÃrus identificados em Minas Gerais (TRMV) e no Distrito Federal (DF-BR2). Com este Ãltimo, apresentou alta homologia em todo o genoma podendo vir a constituir, com o mesmo, uma nova espÃcie. A determinaÃÃo do cÃrculo de hospedeiros do GO-ANPL foi realizada inoculando-se 46 espÃcies vegetais pertencentes a nove famÃlias botÃnicas, sob duas modalidades de inoculaÃÃo: mecÃnica e com a mosca branca. Constatou-se que o GO-ANPL infecta, preferencialmente, plantas da famÃlia Solanaceae como Nicotiana benthamiana, Datura stramonium e Nicandra physalodes. O nÃmero de espÃcies infectadas com o inseto vetor foi superior ao obtido pela inoculaÃÃo mecÃnica e diferiu dos resultados obtidos para outros isolados de begomovÃrus de tomate no Brasil. Os testes foram todos confirmados com hibridizaÃÃo com sondas moleculares, em \"dot blot\"No estudo da relaÃÃo vÃrus-vetor, foram investigados o perÃodo de acesso de aquisiÃÃo do vÃrus (PAA), o perÃodo de acesso de inoculaÃÃo do vÃrus (PAI), e o perÃodo de latÃncia do vÃrus na fase adulta do vetor, empregando-se cinco moscas/planta de tomate \'Santa Clara\' em todos os tratamentos. Para a definiÃÃo do PAA e do PAI, foram testados nove diferentes perÃodos de tempo: 0,25, 0,5, 1, 2, 4, 8, 16, 20 e 24 horas. Nos testes para determinaÃÃo do PAA, apÃs cada um desses perÃodos seguiu-se uma inoculaÃÃo de 48 horas e para definiÃÃo do PAI, antes de cada perÃodo antecedeu-se um perÃodo de acesso de aquisiÃÃo fixo de 72 horas. Constatou-se que o PAA mÃnimo da mosca branca foi de apenas 0,25 hora, com o qual foram obtidas 6% de plantas infectadas. O percentual de plantas aumentou de 6 para 65% com a extensÃo do PAA de 0,25 para 24 horas. Com relaÃÃo ao perÃodo de acesso de inoculaÃÃo do vÃrus, foram registrados 18% de plantas infectadas com o PAI de 0,5 hora. O percentual elevou-se para 67% quando 24 horas de PAI foram concedidos. Valores isolados de 90 e 100% na transmissÃo viral, tambÃm foram observados. O tÃrmino do perÃodo latente do vÃrus no vetor ocorreu 16h apÃs a aquisiÃÃo do mesmo em planta infectada, considerando os 3% de infecÃÃo observados nas plantas inoculadas. Os dados obtidos indicam que a interaÃÃo vÃrus-vetor à estabelecida desde a fase inicial de desenvolvimento do inseto. Como parte do estudo dessa interaÃÃo, avaliou-se a presenÃa do begomovÃrus GO-ANPL em todas as fases de desenvolvimento do inseto vetor (ovo, 1 ao 4 Ãnstar e adulto) na planta infectada, em adultos com diferentes PAA, na progÃnie de fÃmeas virulÃferas e em adultos cujos estÃgios ninfais desenvolveram-se em tomateiro infectado. A tÃcnica PCR foi empregada para a detecÃÃo do GO-ANPL em mais de 2.500 espÃcimens testados. O vÃrus foi detectado em ninfas do 1 ao 4 Ãnstar que se alimentaram em plantas de tomate infectada, contudo, em ovos provenientes de avirulÃferas, os quais foram ovipositados em planta infectada e coletados apÃs sete dias, o vÃrus nÃo foi detectado. A transmissÃo à progÃnie foi constatada pela detecÃÃo do vÃrus em ovos, ninfas e adultos que se desenvolveram em planta nÃo hospedeira do vÃrus. A transmissÃo transestadial ocorreu com Ãndice elevado e, ao lado da transmissÃo à progÃnie, indica que a retenÃÃo do vÃrus à uma etapa importante da interaÃÃo vÃrusâvetor. A transmissÃo do vÃrus para mudas de tomate, a partir de adultos da progÃnie de fÃmeas virulÃferas, nÃo foi constatada. Contudo, transmissÃo para tomateiro em um percentual de 33% foi verificado nos casos em que a inoculaÃÃo das plantas foi realizada pelos adultos que retiveram o vÃrus da sua fase imatura (transestadial) / The whitefly-transmitted viruses from the family Geminiviridae, genus Begomovirus, have been reported as an economically important pathogen group that affect important crops in tropical and subtropical countries. Since the beginning of the 1980 decade, the occurrence of the whitefly associated to Begomovirus infection has drastically increased worldwide. In Brazil, these pathogens have been responsable for severe economical losses in tomato (Lycopersicon esculentum) orchards and the production has hampered since 1994. In this work, infected tomato plants showing symptoms, such as mosaic, intervein clearing, leaf curling and growth reduction were collected in tomato orchards in AnÃpolis, State of GoiÃs. The virus was identified as a member of the genus Begomovirus by PCR reaction, using specific primers to amplify fragments of A and B components of the virus DNA genome. The Chapter I of this thesis presents the results of the molecular characterization of the virus and the Chapter II shows the determination of its host range and the relationship with its natural vector Bemisia argentifolii. The virus isolate denoted GO-ANPL was cloned and partially sequenced. Part of the sequenced genome (2.180 nucleotides long) corresponded to the coat protein and Rep genes and comprised the entire intergenic region. Sequence comparison revealed that the GO-ANPL isolate is distantly related to the begomoviruses found in Asia, Europe and Africa, and it is related to other begomoviruses reported in Brazil. The virus isolate showed to be more closely related to viruses found in the State of Minas Gerais (TRMV isolate) and in the Federal District (isolate DF-Br2). The highest homology was observed with the isolate DF-Br2 and it may represent a new specie of the genus Begomovirus. In order to determine the virus host range, 46 plant species from nine different botanical families were mechanically and using the virus vector inoculated. The GO-ANPL isolate preferentially infected plants of the family Solanaceae as Nicotiana benthamiana, Datura stramonium and Nicandra physalodes. The number of infected plants was higher when they were inoculated by the virus vector, and the results were distinct from those obtained for other begomoviruses reported in Brazil. Viruses infections were all confirmed by dot blot hybridization using specific molecular probes to the virus. 4 To study virus/vector interaction, the acquisition access period (AAP), inoculation access period (IAP), and the latent period were determined transfering five whiteflies per plant and using tomato cv. Santa Clara as the host. For the AAP and IAP, nine different time periods were tested: 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 20 and 24 h. The minimal AAP determined was 0.25 h, after which, 6% of the tested plants became infected. The number of infected plants increased to 65% with an AAP of24h.Afteran IAP of 0.5 h, 18% of the plants were infected and their number increased to 67% after an IAP of 24 hours. The latent period was considered to be 16 h, after which, 3% of the inoculated plants became infected. The results of AAP, IAP and latent period seem to indicate an early interaction between virus and vector starting at early stages of vector development. The presence of the GOANPL was determined in all stages of the vector (eggs, 1st to 4th instar and adults) in infected plants, in adults under different AAPs, in the progenies of viruliferous females, and in adults originated from nymphs developed from infected plants. More than 2.500 insects were tested by PCR to detect the GO-ANPL isolate. The virus was detected in nymphs from the 1st to 4th instar that had fed in infected plants and no virus was found in eggs from aviruliferous female that had been laid in infected plants. Transmission to the progenies was observed, since the virus was detected in all stages of insect development from eggs to adults. High level transmission was also observed in newly emerged adults that had acess to virus-infected plants as immatures. This fact, in addition to the transmission to the progenies, suggests that virus retention is an important part of virus/vector interaction. No transmission was observed from adults originated from viruliferous females. However, 33% of virus transmission was obtained when adults that retained virus from their early larval stages were employed

Vários fitovírus são capazes de influenciar o comportamento e desenvolvimento biológico de seus insetos vetores de modo a favorecer sua disseminação entre plantas hospedeiras, mas pouco se sabe a respeito dos efeitos de infecções virais sobre moscas-brancas Bemisia tabaci (Genn.), uma vez que se trata de um complexo de espécies, que transmite vírus de diferentes gêneros com distintos modos de transmissão. Considerando-se a importância de B. tabaci como praga e vetora e o grande prejuízo causado a diversos cultivos devido à transmissão de fitovírus, o presente trabalho teve como objetivos: a) Investigar a preferência para pouso e o comportamento arrestante de B. tabaci MEAM 1 (Middle East-Asia Minor 1) em plantas de tomate não infectadas e infectadas com o crinivírus Tomato chlorosis virus (ToCV) transmitido de modo semipersistente, e o begomovírus persistente-circulativo, Tomato severe rugose virus (ToSRV); b) Avaliar os efeitos diretos e indiretos de ToCV sobre o desempenho biológico de B. tabaci MEAM 1 c) Comparar o comportamento alimentar de adultos não-virulíferos de B. tabaci MEAM 1 em plantas de tomate não infectadas e infectadas com ToCV ou ToSRV, utilizando-se a técnica de Electrical Penetration Graph (EPG); d) Correlacionar as atividades estiletares de B. tabaci MED (Mediterranean) com a inoculação de ToCV em tomateiro. Verificou-se que plantas infectadas com ToCV não exercem atração sobre B. tabaci MEAM 1; há efeito direto quando o inseto está virulífero; no entanto, este efeito não parece favorecer a disseminação de ToCV. Já ToSRV exerce efeito direto que favorece sua disseminação, pois insetos virulíferos são mais atraídos por plantas não infectadas. A mosca-branca exibe comportamento arrestante em plantas de tomate sadias, e tende a deixar plantas infectadas com ToCV ou ToSRV, sugerindo que tais vírus reduzem a qualidade nutricional da planta hospedeira. Em relação ao desenvolvimento biológico do inseto, observou-se efeito direto de ToCV apenas de alongamento da duração do primeiro ínstar ninfal, e efeito indireto negativo sobre a viabilidade da fase ninfal, pois apenas 32% das ninfas eclodidas chegaram à fase adulta em plantas infectadas, contrastando com 77% em plantas não infectadas. Nos ensaios de EPG, verificou-se que a infecção de plantas de tomate por ToCV ou ToSRV não influenciou o comportamento alimentar do vetor de modo a favorecer a transmissão desses vírus, pois afetou apenas parâmetros não relacionados às atividades floemáticas. A transmissão de ToCV está principalmente associada à salivação nos elementos de floema (forma de onda E1) (52,2% de plantas infectadas), mas pode ocorrer com baixa frequência antes de E1 (3,5%). Entretanto, há maior eficiência de transmissão quando os indivíduos realizam vários episódios de E1+E2 (ingestão de seiva nos vasos do floema). Os dados obtidos na presente tese ajudam a esclarecer um pouco mais as complexas relações entre B. tabaci e diferentes fitovírus, e como as respostas comportamentais podem variar em função do modo de transmissão. / Several phytoviruses are capable of influencing the behavior and biological development of their insect vectors in order to promote their spread among host plants, but information about the effects of viral infections on whiteflies Bemisia tabaci (Genn.) is not available, since it is a species complex, which transmits vírus belonging to different genus with distinct transmission modes. Considering B. tabaci importance as a pest and a vector and the great damage caused to several crops due to the transmission of phytovirus, the present work had as objectives: a) To investigate the preference for landing and the arrestant behavior of B. tabaci MEAM 1 (Middle East-Asia Minor 1) in non-infected and infected tomato plants with semi-persistent crinivirus, Tomato chlorosis virus (ToCV) and the persistent-circulative begomovirus, Tomato severe rugose virus (ToSRV); b) To evaluate the direct and indirect effects of ToCV on the biological performance of B. tabaci MEAM 1 c) To compare the feeding behavior of non-viruliferous B. tabaci MEAM 1 in non-infected and ToCV or ToSRV-infected tomato plants using the Electrical Penetration Graph (EPG) technique; d) Correlate the stylets activities of B. tabaci MED (Mediterranean) with the inoculation of ToCV in tomato. It has been found that ToCV-infected plants do not exert an attraction on B. tabaci MEAM 1; there is a direct effect when the insect is viruliferous, however, this effect does not seem to favor the spread of ToCV. ToSRV has a direct effect that favors its dissemination, as viruliferous insects are more attracted to non-infected plants. The whitefly exhibits an arrestment behavior on non-infected plants, and tends to leave plants infected by ToCV or ToSRV, suggesting that such viruses reduce the nutritional quality of the host plant. In relation to the biological development, we observed a direct effect of ToCV only on the first ninfal instar, and a negative indirect effect on nymphal viability, since only 32% of the initial individuals reached adulthood in ToCV-infected plants contrasting with 77% in non-infected plants. In the EPG tests, it was verified that the infection of tomato plants by ToCV or ToSRV did not influence the feeding behavior of the vector in order to favor the transmission of these viruses, since it affected only parameters not related to the phloem. The transmission of ToCV is mainly associated to salivation in the phloem elements (waveform E1) (52,2% of infected plants), but may occur in a low proportion before E1 (3,5%). However, there is a greater efficiency of transmission when individuals perform several episodes of E1 + E2 (phloem sieve elements). The data obtained in this thesis help to clarify a little more about the complex relationships between B.tabaci and different phytovirus, and how the behavioral responses may vary depending on the mode of transmission.

Vários fitovírus são capazes de influenciar o comportamento e desenvolvimento biológico de seus insetos vetores de modo a favorecer sua disseminação entre plantas hospedeiras, mas pouco se sabe a respeito dos efeitos de infecções virais sobre moscas-brancas Bemisia tabaci (Genn.), uma vez que se trata de um complexo de espécies, que transmite vírus de diferentes gêneros com distintos modos de transmissão. Considerando-se a importância de B. tabaci como praga e vetora e o grande prejuízo causado a diversos cultivos devido à transmissão de fitovírus, o presente trabalho teve como objetivos: a) Investigar a preferência para pouso e o comportamento arrestante de B. tabaci MEAM 1 (Middle East-Asia Minor 1) em plantas de tomate não infectadas e infectadas com o crinivírus Tomato chlorosis virus (ToCV) transmitido de modo semipersistente, e o begomovírus persistente-circulativo, Tomato severe rugose virus (ToSRV); b) Avaliar os efeitos diretos e indiretos de ToCV sobre o desempenho biológico de B. tabaci MEAM 1 c) Comparar o comportamento alimentar de adultos não-virulíferos de B. tabaci MEAM 1 em plantas de tomate não infectadas e infectadas com ToCV ou ToSRV, utilizando-se a técnica de Electrical Penetration Graph (EPG); d) Correlacionar as atividades estiletares de B. tabaci MED (Mediterranean) com a inoculação de ToCV em tomateiro. Verificou-se que plantas infectadas com ToCV não exercem atração sobre B. tabaci MEAM 1; há efeito direto quando o inseto está virulífero; no entanto, este efeito não parece favorecer a disseminação de ToCV. Já ToSRV exerce efeito direto que favorece sua disseminação, pois insetos virulíferos são mais atraídos por plantas não infectadas. A mosca-branca exibe comportamento arrestante em plantas de tomate sadias, e tende a deixar plantas infectadas com ToCV ou ToSRV, sugerindo que tais vírus reduzem a qualidade nutricional da planta hospedeira. Em relação ao desenvolvimento biológico do inseto, observou-se efeito direto de ToCV apenas de alongamento da duração do primeiro ínstar ninfal, e efeito indireto negativo sobre a viabilidade da fase ninfal, pois apenas 32% das ninfas eclodidas chegaram à fase adulta em plantas infectadas, contrastando com 77% em plantas não infectadas. Nos ensaios de EPG, verificou-se que a infecção de plantas de tomate por ToCV ou ToSRV não influenciou o comportamento alimentar do vetor de modo a favorecer a transmissão desses vírus, pois afetou apenas parâmetros não relacionados às atividades floemáticas. A transmissão de ToCV está principalmente associada à salivação nos elementos de floema (forma de onda E1) (52,2% de plantas infectadas), mas pode ocorrer com baixa frequência antes de E1 (3,5%). Entretanto, há maior eficiência de transmissão quando os indivíduos realizam vários episódios de E1+E2 (ingestão de seiva nos vasos do floema). Os dados obtidos na presente tese ajudam a esclarecer um pouco mais as complexas relações entre B. tabaci e diferentes fitovírus, e como as respostas comportamentais podem variar em função do modo de transmissão. / Several phytoviruses are capable of influencing the behavior and biological development of their insect vectors in order to promote their spread among host plants, but information about the effects of viral infections on whiteflies Bemisia tabaci (Genn.) is not available, since it is a species complex, which transmits vírus belonging to different genus with distinct transmission modes. Considering B. tabaci importance as a pest and a vector and the great damage caused to several crops due to the transmission of phytovirus, the present work had as objectives: a) To investigate the preference for landing and the arrestant behavior of B. tabaci MEAM 1 (Middle East-Asia Minor 1) in non-infected and infected tomato plants with semi-persistent crinivirus, Tomato chlorosis virus (ToCV) and the persistent-circulative begomovirus, Tomato severe rugose virus (ToSRV); b) To evaluate the direct and indirect effects of ToCV on the biological performance of B. tabaci MEAM 1 c) To compare the feeding behavior of non-viruliferous B. tabaci MEAM 1 in non-infected and ToCV or ToSRV-infected tomato plants using the Electrical Penetration Graph (EPG) technique; d) Correlate the stylets activities of B. tabaci MED (Mediterranean) with the inoculation of ToCV in tomato. It has been found that ToCV-infected plants do not exert an attraction on B. tabaci MEAM 1; there is a direct effect when the insect is viruliferous, however, this effect does not seem to favor the spread of ToCV. ToSRV has a direct effect that favors its dissemination, as viruliferous insects are more attracted to non-infected plants. The whitefly exhibits an arrestment behavior on non-infected plants, and tends to leave plants infected by ToCV or ToSRV, suggesting that such viruses reduce the nutritional quality of the host plant. In relation to the biological development, we observed a direct effect of ToCV only on the first ninfal instar, and a negative indirect effect on nymphal viability, since only 32% of the initial individuals reached adulthood in ToCV-infected plants contrasting with 77% in non-infected plants. In the EPG tests, it was verified that the infection of tomato plants by ToCV or ToSRV did not influence the feeding behavior of the vector in order to favor the transmission of these viruses, since it affected only parameters not related to the phloem. The transmission of ToCV is mainly associated to salivation in the phloem elements (waveform E1) (52,2% of infected plants), but may occur in a low proportion before E1 (3,5%). However, there is a greater efficiency of transmission when individuals perform several episodes of E1 + E2 (phloem sieve elements). The data obtained in this thesis help to clarify a little more about the complex relationships between B.tabaci and different phytovirus, and how the behavioral responses may vary depending on the mode of transmission.

Student Number : 0314429G - MSc research report - School of Molecular and Cell Biology - Faculty of Science / Tomato (Lycopersicon esculentum) is a horticultural commodity of great economic importance in many parts of the world, including South Africa. A previous study identified a new begomovirus, Tomato curly stunt virus (ToCSV), as the causative virus of a new and potentially devastating disease of tomatoes in South Africa. In this study, symptomatic plants, suspected of infection with an uncharacterized ToCSV isolate (01/2521) were collected for screening from Pietermaritzburg, South Africa. A host range study was conducted with the original ToCSV isolate (99/0631). Two small DNA molecules (1449 nts and 755 nts) were found associated with ToCSV [01/2521] using near-full length primers AL1c2745 and PAR1v32 specific for ToCSV. A single small DNA molecule (842 nts) was also found in association with the original ToCSV isolate. Nucleotide sequence analysis revealed that the two small DNA molecules (1449bp and 755bp) have no significant nucleotide sequence identity (less than 20%) with any known begomovirus. The 842bp molecule has the most significant nucleotide sequence identity (48%) to that of ToCSV (AF261885), while less than 20% nucleotide sequence identities were found when compared with other begomoviruses. Nucleotide sequence alignment of the 842bp DNA molecule to the ToCSV sequence, showed that this small DNA molecule is a chimeric molecule that could have arisen through recombination, partly from the coding regions of the ToCSV genome, but the rest of the molecule is of unknown origin. All three small DNA molecules identified in this study were compared to some known begomovirus associated subgenomic molecules and satellite molecules, and sequence identities of less than 20% were found. To our knowledge, this is the first report of a small DNA molecule found associated with the ToCSV genome. The complete genome sequence of ToCSV [01/2521] was not determined. Based on the results we obtained from the host range study, all the chosen test plants are not susceptible to ToCSV infection. The infectivity of all the small molecules identified in this study, is currently being investigated.

O mosaico rugoso, causado pelo begomovirus ToSRV, é uma das principais doenças do tomateiro. Neste trabalho avaliou-se a eficácia de quatro inseticidas, ciantranilliprole foliar, ciantraniliprole solo, espiromesifeno e tiametoxam no controle das infecções primária e secundária do ToSRV, em tomateiros, transmitido por Bemisia tabaci biótipo B. Os tratamentos, confinados separadamente em gaiolas a prova de insetos, foram: controle, representado por tomateiros sadios e infectados, pulverizados com água, mais insetos avirulíferos; infecção primária, simulada com tomateiros sadios pulverizados com inseticida, mais insetos virulíferos e infecção secundária, simulada com tomateiros sadios e infectados com o ToSRV, pulverizados com inseticida, mais insetos avirulíferos. Nenhum inseticida foi eficiente no controle da infecção primária. No caso da simulação da infecção secundária, 4% e 16% respectivamente, dos tomateiros tratados com os inseticidas ciantraniliprole solo e ciantraniliprole foliar foram infectados, contra 84% e 74% de tomateiros infectados nos respectivos controles. Para os tratamentos com os inseticidas tiametoxam e espiromesifeno, na simulação da infecção secundária, 58% e 62% dos tomateiros foram infectados, respectivamente, contra 66% e 74% de plantas infectadas nos respectivos controles. O uso racional de inseticidas que reduzem a infecção secundária associado com a eliminação de fontes externas de inóculo poderá contribuir para o manejo da doença. / The severe mosaic, caused by ToSRV begomovirus, is a major disease of tomato. This study evaluated the efficacy of four insecticides, sprayed cyazypyr, drench cyazypyr, sprayed spiromesifen and thiamethoxam on controlling primary and secondary infections by ToSRV to tomato plants, transmitted by Bemisia tabaci biotype B. Treatments were confined separately in proof insects cages, which were: control, represented by healthy and infected tomato plants sprayed with water and aviruliferous insects releasing; primary infection, simulated by healthy tomato plants with insecticide spraying and viruliferous insects releasing, and secondary infection, simulated with healthy tomato plants and ToSRV infected tomato plants, sprayed with insecticide, and aviruliferous insects releasing. None of the insecticides was effective in controlling primary infection. In the case of secondary infection simulation, 4% and 16% of the tomato plants treated with soil and foliar cyazypyr insecticides, respectively, were infected; against 84% and 74% of infected tomato plants in their respective controls. For treatments with thiamethoxam and spiromesifen insecticides spraying, in secondary infection simulation, 58% and 62% of tomato plants were infected, respectively, versus 66% and 74% of infected plants in their respective controls. The rational use of insecticides to reduce secondary infection associated with elimination of external sources of inoculum may contribute to disease management.

O Tomato severe rugose virus (ToSRV) e o Tomato chlorosis virus (ToCV) estão entre as principais espécies de vírus que afetam a cultura do tomateiro atualmente no Brasil. Ambos possuem o mesmo vetor, a mosca-branca Bemisia tabaci MEAM1 (biótipo B), um inseto polífago e amplamente disseminado por todo país. Por este fato, infecções mistas destes vírus em lavouras de tomateiro são frequentes. No entanto, parâmetros epidemiológicos importantes para melhor compreensão das viroses associadas a esses vírus, quando em infecção simples ou mista em tomateiro, permanecem desconhecidos. Neste trabalho foram avaliados a cinética da invasão sistêmica e os períodos de latência e de incubação do ToSRV e do ToCV, em infecções simples e mista, em tomateiros. A cinética da invasão sistêmica foi analisada em tomateiros nos quais a folha inoculada foi destacada em diferentes intervalos de tempo após a inoculação. Os períodos de latência foram avaliados em tomateiros inoculados e que foram posteriormente utilizados como fontes de inóculo para a aquisição do(s) vírus por B. tabaci MEAM1, em ensaios de transmissão realizados em diferentes intervalos de tempo. Os períodos de incubação foram avaliados através da observação diária dos sintomas após a inoculação dos vírus nos tomateiros. O ToSRV e o ToCV iniciaram o movimento sistêmico em apenas um dia após a inoculação em tomateiro. Os períodos de latência do ToSRV, em infeções simples e mista, foram em média, 7 e 6 dias, respectivamente. Para o ToCV, os períodos médios de latência foram 13 dias em infecção simples e 11 dias em infecção mista. Os períodos de incubação do ToSRV, em infecções simples e mista, ocorreram, em média, 11 dias após os períodos de latência. O período de incubação do ToSRV foi influenciado pela idade da planta no momento da inoculação e também pela co-infecção com o ToCV. Os períodos de incubação do ToCV, em infecções simples e mista, ocorreram, em média, 17 e 20 dias após os períodos de latência, respectivamente. O início dos sintomas do ToCV não foi afetado pela idade da planta no momento da inoculação e nem pela co-infecção com o ToSRV. Estes resultados indicam que após a infecção o tomateiro rapidamente se torna uma fonte de inóculo do(s) vírus e passa a contribuir para a disseminação de ambos no campo. A defasagem de tempo entre os períodos de latência e de incubação do ToSRV e do ToCV nos tomateiros infectados revela que as plantas possibilitam a aquisição e subsequente transmissão dos vírus de um hospedeiro doente para um hospedeiro sadio antes de qualquer manifestação dos sintomas, fato que deve ser levado em consideração para o manejo destas fitoviroses no campo. / Tomato severe rugose virus (ToSRV) and Tomato chlorosis virus (ToCV) are among the main species of virus affecting tomato crops currently in Brazil. Both are transmitted by the same vector, the whitefly Bemisia tabaci MEAM1 (biotype B), a polyphagous insect widely disseminated throughout the country. Because of this fact, mixed infections of these viruses in tomato crops are frequent. However, important epidemiological parameters to better understand the diseases associated with these viruses, when in single or mixed infection in tomato, remain unknown. This study evaluated the kinetics of systemic invasion and latent and incubation periods of ToSRV and ToCV in single and mixed infections in tomato. The kinetics of systemic invasion was analyzed in tomato plants in which the inoculated leaf was detached at different time intervals after inoculation. The latent periods were evaluated in inoculated tomato plants which were later used as inoculum sources for the acquisition of ToSRV and/or ToCV by B. tabaci MEAM1, in transmission assays performed at different time intervals. Incubation periods were evaluated by daily observation of symptoms after inoculation of tomato plants. ToSRV and ToCV started the systemic movement just one day after inoculation in tomato plants. Average latent periods of ToSRV, in single and mixed infections, were 7 and 6 days, respectively. For ToCV, the average latent periods were 13 days in single infection and 11 days in mixed infection. ToSRV incubation periods, in single and mixed infections, occurred on average 11 days after the respective latent periods. The incubation period of ToSRV was influenced by the age of the plant at the time of inoculation and by the co-infection with ToCV. ToCV incubation periods, in single and mixed infections, occurred on average 17 and 20 days after the latent periods, respectively. The beginning of ToCV symptoms was not affected by the age of the plant at the time of inoculation or by co-infection with ToSRV. These results indicate that after infection, tomato plants rapidly become source of inoculum of the viruses and contribute to the dissemination of both in tomato crops. The mismatch between the latent and incubation periods of ToSRV and ToCV in infected tomato plants reveals that plants enable the acquisition and subsequent transmission of both viruses from a diseased to a healthy plant, prior to any manifestation of symptoms. Such knowlegment should be taken into consideration for the management of these viruses in tomato crops.

O principal objetivo do presente trabalho, considerando a tomaticultura praticada na região de Sumaré e Elias Fausto, no Estado de São Paulo, foi caracterizar os padrões temporal e espacial do Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV) em condições de campo e de casa-de-vegetação (estufas plásticas). Também foram avaliados os danos causados por este vírus e pelo vírus do amarelo baixeiro do tomateiro na produção quantitativa e qualitativa das plantas de tomate em campo. No ensaio de campo, em Sumaré, plantado com o cultivar Alambra, foram avaliadas 4.032 plantas, distribuídas em oito blocos. Em oito casas-de-vegetação, em Elias Fausto, com plantios escalonados do cultivar Ikram, foram avaliadas 6.016 plantas. As avaliações foram feitas com base nos sintomas característicos induzidos por esses vírus. A confirmação da identidade do ToYVSV foi feita por meio da análise da seqüência de nucleotídeos de parte do DNA-A viral, que incluiu os genes AV1 e AC3. A presença do vírus do amarelo baixeiro do tomateiro foi detectada por DAS-ELISA, com antissoro específico contra o Potato leafroll virus. Também foi monitorada a população de aleirodídeos nas áreas dos dois ensaios. No ensaio em condições de campo, a incidência da doença causada pelo ToYVSV evoluiu lentamente, desde um mínimo de 0,2% até um máximo de 4,97%. Mesmo assim, foi possível constatar um efeito de borda, pois a incidência média de plantas doentes nos blocos situados nos bordos da área foi 2,1 vezes maior do que naqueles internos. Além disso, nesses blocos, as plantas sintomáticas apresentaram padrão espacial levemente agregado, ao contrário dos blocos internos, que apresentaram padrão ao acaso. O progresso da incidência da doença foi linear, o que indica que novas infecções foram devidas principalmente a um influxo constante de vetores virulíferos de fora para dentro da área avaliada. Nos plantios em casas-de-vegetação, os níveis finais de doença causada pelo ToYVSV foram fortemente dependentes da época de plantio, com médias variando de 4,8% a 69,3%. A distribuição espacial de plantas sintomáticas nesses plantios foi fortemente agregada. Essa agregação provavelmente não se deve a infecções secundárias dentro das casas-de-vegetação, mas sim à concentração de plantas sintomáticas nos bordos das mesmas, conseqüência da migração de vetores virulíferos a partir de áreas externas. A avaliação de danos revelou que as médias de produção das plantas infectadas pelo ToYVSV e pelo vírus do amarelo baixeiro foram 37,6% e 14,8% inferiores às das plantas sadias, respectivamente. Entretanto, esses vírus não provocaram nenhum decréscimo para os caracteres de qualidade analisados em comparação com os valores encontrados para as plantas sadias. / The purpose of the present work was the characterization of the temporal and spatial pattern of Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV), transmitted by the whitefly Bemisia tabaci, in tomato crops under field and greenhouse conditions, in Sumaré and Elias Fausto counties, respectively, State of São Paulo, Brazil. Evaluation of quantitative and qualitative yield loss caused by the infection with ToYVSV and Tomato yellow bottom leaf virus (TYBLV), a putative member of the genus Polerovirus, family Luteoviridae, was also carried out in the field experiment. A total of 4,032 plants of cultivar Alambra, distributed in eight randomized blocks, were evaluated under field conditions. Evaluations under greenhouses were carried out with cultivar Ikram, for which 6.016 plants were analyzed. Plants were transplanted into eight greenhouses, in a staggered manner. Evaluations were based on typical symptoms induced by these viruses. The identification of ToYVSV was based on the analysis of the nucleotide sequence of part of the DNA-A, which included the AV1 and AC3 genes. The presence of TYBLV was detected by DAS-ELISA with antiserum against Potato leafroll virus. The population of aleyrodidae was monitored under both conditions. The incidence of the disease progressed very slowly under field conditions, coming from a minimum of 0.2% to a maximum of 4.97%. In spite of this, border effect was observed, since the average of diseased plants in the peripheric blocks was 2.1 times higher than in the inner blocks. Furthermore, the pattern of symptomatic plants in the peripheric blocks was slightly aggregated, whereas in the inner blocks it was randomized. The disease progress curve was linear, indicating that newer infections were mainly due to the constant influx of viruliferous whiteflies coming from outside sources of inoculum. The percentage of diseased plants in tomatoes grown under greenhouse conditions was enormously influenced by the time of planting, varying from 4.8% to 69.3%. The spatial distribution of symptomatic tomato plants in these crops was aggregated. Apparently, this pattern was not due to secondary infections, but a result of aggregation of diseased plants near by the periphery of the greenhouses, as a consequence of the migration of viruliferous vectors from outside sources of inoculum. Damage evaluation showed that the average yield of tomato plants infected with ToYVSV and TYBLV were 37.6% and 14.8%, respectively, lower than the yield of healthy plants. Infection with these viruses did not affect the quality of the fruits, based on the parameters analyzed.

O tomateiro (Lycopersicon esculentum) é cultivado em várias regiões durante todo o ano, propiciando assim condições favoráveis ao surgimento de inúmeras doenças incluindo as causadas por vírus. Dentre as viroses consideradas como limitantes a esta cultura destacam-se as causadas por begomovírus, que pertencem à família Geminiviridae. Sua transmissão se dá pelo aleirodídeo Bemisia tabaci biótipo B. A partir da década de 90 tornaram-se freqüentes os relatos da disseminação desse aleirodídeo e de begomovírus causando perdas que variam de 40% a 100%. No Estado de São Paulo, o Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV), até 2005, estava predominando nos campos de tomateiro, onde foram constatadas incidências de plantas com sintomas deste begomovírus variando de 58% a 100%. O presente trabalho teve como objetivos estudar a interação do ToYVSV com o vetor Bemisia tabaci biótipo B e identificar hospedeiras alternativas deste vírus. Na relação do vírus com o vetor constatou-se que os períodos de acesso mínimo de aquisição (PAA) e de inoculação (PAI) foram de 30 min e 10 min, respectivamente. A porcentagem de plantas infectadas chegou até cerca de 75% após um PAA e PAI de 24 h. O período de latência do vírus no vetor foi de 16 horas. O ToYVSV foi retido pela B. tabaci 20 dias após a aquisição deste. Não foi detectada a transmissão do vírus para progênie da B. tabaci biótipo B oriundas de insetos virulíferos. Das 34 espécies de plantas testadas como hospedeiras somente C. annuum, C. amaranticolor, C. quinoa, D. stramonium, G. globosa, N. tabacum cv. TNN e N. clevelandii foram suscetíveis à infecção com o ToYVSV, por meio de inoculação com a B. tabaci. As transmissões do ToYVSV por Cuscuta campestris e mecanicamente foram ineficientes. As espécies susceptíveis ao ToYVSV serviram de fonte de inóculo para a transmissão do vírus para tomateiros por meio de B. tabaci biótipo B. / Tomato (Lycopersicon esculentum) has been cultivated in various parts of Brazil almost during the entire year, which provides favorable conditions for the incidence of innumerous diseases, including those caused by viruses. Among the virus diseases responsible for yield losses on tomato crops are those caused by species in the genus Begomovirus, family Geminiviridae. These viruses are transmitted by the whitefly Bemisia tabaci biotype B. Yield losses associated with begomovirus infection varying from 40% to 100% have been frequently reported since early 90's. Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV), a putative species of begomovirus, was prevalent on tomato crops in São Paulo State until 2005, causing yield losses varying from 58% to 100%. The objectives of this work were to study the interaction between ToYVSV am its vector B. tabaci biotype B and to identify alternative host for the virus. The results indicated that the minimum acquisition and inoculation access periods of ToYVSV by B. tabaci were 30 min and 10 min, respectively. Seventy five percent of tomato-test plants were infected when the acquisition and inoculation access periods were 24 h. The latent period of the virus in the insect was 16 h. The ToYVSV was retained by B. tabaci for 20 days after acquisition. First generation of adult whiteflies obtained from viruliferous females did not have the virus as shown by PCR analysis and did not transmit the virus to tomato plants. Out of 34 species of test-plants inoculated with ToYVSV by means of B. tabaci biotype B, only C. annuum, C. amaranticolor, C. quinoa, D. stramonium, G. globosa, N. tabacum cv. TNN and N. clevelandii were susceptible to infection. Attempts to transmit ToYVSV to susceptible hosts mechanically and with Cuscuta campestris failed. B. tabaci biotype B was able to acquire the virus from all susceptible species, transmitting it to tomato test-plants.

O Tomato severe rugose virus (ToSRV) e o Tomato chlorosis virus (ToCV) estão entre as principais espécies de vírus que afetam a cultura do tomateiro atualmente no Brasil. Ambos possuem o mesmo vetor, a mosca-branca Bemisia tabaci MEAM1 (biótipo B), um inseto polífago e amplamente disseminado por todo país. Por este fato, infecções mistas destes vírus em lavouras de tomateiro são frequentes. No entanto, parâmetros epidemiológicos importantes para melhor compreensão das viroses associadas a esses vírus, quando em infecção simples ou mista em tomateiro, permanecem desconhecidos. Neste trabalho foram avaliados a cinética da invasão sistêmica e os períodos de latência e de incubação do ToSRV e do ToCV, em infecções simples e mista, em tomateiros. A cinética da invasão sistêmica foi analisada em tomateiros nos quais a folha inoculada foi destacada em diferentes intervalos de tempo após a inoculação. Os períodos de latência foram avaliados em tomateiros inoculados e que foram posteriormente utilizados como fontes de inóculo para a aquisição do(s) vírus por B. tabaci MEAM1, em ensaios de transmissão realizados em diferentes intervalos de tempo. Os períodos de incubação foram avaliados através da observação diária dos sintomas após a inoculação dos vírus nos tomateiros. O ToSRV e o ToCV iniciaram o movimento sistêmico em apenas um dia após a inoculação em tomateiro. Os períodos de latência do ToSRV, em infeções simples e mista, foram em média, 7 e 6 dias, respectivamente. Para o ToCV, os períodos médios de latência foram 13 dias em infecção simples e 11 dias em infecção mista. Os períodos de incubação do ToSRV, em infecções simples e mista, ocorreram, em média, 11 dias após os períodos de latência. O período de incubação do ToSRV foi influenciado pela idade da planta no momento da inoculação e também pela co-infecção com o ToCV. Os períodos de incubação do ToCV, em infecções simples e mista, ocorreram, em média, 17 e 20 dias após os períodos de latência, respectivamente. O início dos sintomas do ToCV não foi afetado pela idade da planta no momento da inoculação e nem pela co-infecção com o ToSRV. Estes resultados indicam que após a infecção o tomateiro rapidamente se torna uma fonte de inóculo do(s) vírus e passa a contribuir para a disseminação de ambos no campo. A defasagem de tempo entre os períodos de latência e de incubação do ToSRV e do ToCV nos tomateiros infectados revela que as plantas possibilitam a aquisição e subsequente transmissão dos vírus de um hospedeiro doente para um hospedeiro sadio antes de qualquer manifestação dos sintomas, fato que deve ser levado em consideração para o manejo destas fitoviroses no campo. / Tomato severe rugose virus (ToSRV) and Tomato chlorosis virus (ToCV) are among the main species of virus affecting tomato crops currently in Brazil. Both are transmitted by the same vector, the whitefly Bemisia tabaci MEAM1 (biotype B), a polyphagous insect widely disseminated throughout the country. Because of this fact, mixed infections of these viruses in tomato crops are frequent. However, important epidemiological parameters to better understand the diseases associated with these viruses, when in single or mixed infection in tomato, remain unknown. This study evaluated the kinetics of systemic invasion and latent and incubation periods of ToSRV and ToCV in single and mixed infections in tomato. The kinetics of systemic invasion was analyzed in tomato plants in which the inoculated leaf was detached at different time intervals after inoculation. The latent periods were evaluated in inoculated tomato plants which were later used as inoculum sources for the acquisition of ToSRV and/or ToCV by B. tabaci MEAM1, in transmission assays performed at different time intervals. Incubation periods were evaluated by daily observation of symptoms after inoculation of tomato plants. ToSRV and ToCV started the systemic movement just one day after inoculation in tomato plants. Average latent periods of ToSRV, in single and mixed infections, were 7 and 6 days, respectively. For ToCV, the average latent periods were 13 days in single infection and 11 days in mixed infection. ToSRV incubation periods, in single and mixed infections, occurred on average 11 days after the respective latent periods. The incubation period of ToSRV was influenced by the age of the plant at the time of inoculation and by the co-infection with ToCV. ToCV incubation periods, in single and mixed infections, occurred on average 17 and 20 days after the latent periods, respectively. The beginning of ToCV symptoms was not affected by the age of the plant at the time of inoculation or by co-infection with ToSRV. These results indicate that after infection, tomato plants rapidly become source of inoculum of the viruses and contribute to the dissemination of both in tomato crops. The mismatch between the latent and incubation periods of ToSRV and ToCV in infected tomato plants reveals that plants enable the acquisition and subsequent transmission of both viruses from a diseased to a healthy plant, prior to any manifestation of symptoms. Such knowlegment should be taken into consideration for the management of these viruses in tomato crops.