Efecto de la infección por virus persistentes y no persistentes sobre el comportamiento alimenticio, la preferencia, tasa de aterrizaje y asentamiento y la eficacia biológica de Aphis gossypii Glover

En el complejo de plagas que atacan a los principales cultivos hortícolas protegidos, destacan principalmente los Hemípteros, y dentro de estos los pulgones, dada su importancia como vectores de virus que provocan considerables daños y pérdidas económicas. Debido a que la dispersión de la mayoría de los virus de plantas puede ser eficaz con densidades bajas de vectores y su control es muy complicado al no existir métodos curativos para su control, es necesario generar nuevos conocimientos sobre las interacciones virus-vector con el fin de desarrollar nuevas y eficaces estrategias de control. Por ello, el objetivo general de esta Tesis ha sido conocer el efecto de la infección viral (directo-mediado por la presencia del virus en el vector- e indirecto-mediado por las alteraciones físico-químicas que se originan en la planta como consecuencia de la infección viral-) sobre el comportamiento y eficacia biológica del vector Aphis gossypii Glover y sus posibles repercusiones en la epidemiología de virosis de transmisión no persistente (Cucumber mosaic virus, CMV, Cucumovirus) y persistente (Cucurbit aphid-borne yellows virus, CABYV, Polerovirus). El primer objetivo de esta Tesis Doctoral, se centró en el estudio del efecto indirecto del virus de transmisión no persistente CMV sobre el comportamiento alimenticio y la preferencia del pulgón A. gossypii en el cultivo de pepino. Los ensayos de despegue y aterrizaje mostraron que los pulgones que fueron liberados en las plantas de pepino infectadas con CMV tuvieron una mayor propensión en migrar hacia las plantas no infectadas (60, 120 y 180 minutos después de la liberación) que aquellos que fueron sometidos al tratamiento contrario (planta no infectada hacia planta infectada con CMV). El estudio de preferencia y asentamiento mostró que el vector A. gossypii prefiere asentarse en plantas infectadas con CMV en una etapa temprana de evaluación (30 minutos después de la liberación). Sin embargo, este comportamiento se revirtió en una etapa posterior (4 y 48 horas después de la liberación), donde los pulgones se asentaron más en las plantas no infectadas. A través de la técnica de Gráficos de Penetración Eléctrica (EPG) se observó un efecto indirecto del virus CMV, revelado por un cambio brusco en el comportamiento de prueba del pulgón a lo largo del tiempo, cuando éstos fueron expuestos a las plantas infectadas con CMV. Los primeros 15 minutos de registro EPG mostraron que los pulgones hicieron un número mayor de punciones intracelulares (potencial drops - pds) y pruebas en las plantas infectadas con CMV que en las plantas no infectadas. Por otra parte, la duración de la primera prueba fue más corta y la duración total de las pds por insecto fue mucho más larga en las plantas infectadas con CMV. Se observaron diferencias significativas en el tiempo transcurrido desde el final de la última pd hasta el final de la prueba, siendo ese tiempo más corto para los pulgones que estaban alimentándose en plantas infectadas con CMV. En la segunda hora de registro los pulgones rechazaron las plantas infectadas con CMV como fuente de alimento, permaneciendo menos tiempo en las fases de prueba en floema (fase de salivación – E1 y fase de ingestión del floema – E2). El comportamiento alimenticio observado sobre las plantas infectadas con CMV favorece la adquisición y posterior transmisión de los virus de transmisión no persistente, los cuales son adquiridos e inoculados durante la realización de pruebas intracelulares en las primeras pruebas de corta duración. En el segundo objetivo de la Tesis se evaluó el efecto directo e indirecto del virus de transmisión persistente CABYV en el comportamiento alimenticio y preferencia del pulgón A. gossypii en cultivo de pepino, especie susceptible al virus, y algodón, especie inmune al virus. No se observó un efecto directo del virus relevante en el comportamiento alimenticio del vector, ya que los resultados obtenidos a nivel floemático en plantas de pepino no se observaron en plantas de algodón, inmune al virus CABYV. Esto sugiere que los resultados obtenidos en pepino, pueden deberse a un “posible efecto indirecto” originado por la infección de las plantas susceptibles al virus durante la realización del ensayo, lo que indirectamente puede modificar el comportamiento del pulgón durante la fase de evaluación. Sin embargo, el virus CABYV modificó indirectamente el comportamiento alimenticio de su vector a través de cambios en la planta infectada. Los pulgones tardaron menos tiempo en llegar al floema, realizaron un mayor número de pruebas floemáticas y permanecieron durante más tiempo en actividades floemáticas en plantas infectadas con CABYV. El comportamiento observado sobre las plantas infectadas con CABYV favorece la adquisición de virus persistentes, los cuales son adquiridos durante la alimentación sostenida en floema. El estudio de preferencia y asentamiento de A. gossypii mostró que los pulgones virulíferos prefieren asentarse en plantas no infectadas a corto y largo plazo de evaluación (2, 4 y 48 horas después de la liberación). Los ensayos de despegue y aterrizaje mostraron que los pulgones virulíferos que fueron liberados en las plantas de pepino infectadas con CABYV tuvieron una mayor propensión en migrar hacia las plantas no infectadas (3, 6, 24 y 48 horas después de la liberación) que aquellos que fueron sometidos al tratamiento contrario (planta no infectada hacia planta infectada con CABYV). Sin embargo, los pulgones no virulíferos no mostraron preferencia por plantas de pepino no infectadas o infectadas con CABYV en ninguno de los ensayos (preferencia o despegue) o periodos evaluados (corto y largo plazo). Los resultados indican que el virus CABYV es capaz de modificar indirectamente el comportamiento alimenticio de su vector a través de cambios en la planta infectada, favoreciendo su adquisición por su principal vector, A. gossypii. Una vez que los pulgones tienen capacidad de transmitir el virus (virulíferos) se produce un cambio en su comportamiento prefiriendo asentarse sobre plantas no infectadas optimizándose así la dispersión viral. El tercer objetivo de la Tesis, fue evaluar los efectos directos e indirectos del virus CABYV así como los efectos indirectos del virus CMV en la eficacia biológica del vector A. gossypii. Los resultados obtenidos en los ensayos realizados con el virus persistente CABYV indican que el virus parece no modificar directamente ni indirectamente la eficacia biológica del vector en plantas de pepino o algodón, no observándose diferencias estadísticas en ninguno de los parámetros poblacionales evaluados (tiempo de desarrollo, tasa intrínseca de crecimiento, tiempo generacional medio, tasa media de crecimiento relativo y ninfas totales). En cuanto a los ensayos realizados con el virus no persistente, CMV, los resultados muestran un efecto indirecto del virus sobre la biología del vector. Así resultó que tanto la tasa intrínseca de crecimiento natural (rm) como la tasa media de crecimiento relativo (RGR) fueron más altas para pulgones crecidos sobre plantas infectadas con CMV que sobre plantas no infectadas, favoreciendo la reproducción y crecimiento poblacional del vector sobre plantas infectadas con CMV. Los resultados obtenidos en la presente Tesis, ofrecen un ejemplo de como los virus de plantas pueden manipular directa e indirectamente a su vector, maximizando así su dispersión entre las plantas. Esos nuevos conocimientos generados tienen implicaciones importantes en la transmisión, dispersión y en la epidemiología de los virus y deben ser considerados para diseñar o ajustar los modelos de simulación existentes y patrones de dispersión que describen las epidemias de estos virus. ABSTRACT The main objective of this Thesis has been to understand the effect of the viral infection (direct-mediated by the presence of the virus in the vector and indirect mediated by the chemical and physical changes originated in the plant as a consequence of the viral infection) on the behaviour and biological efficacy of the vector Aphis gossypii Glover and its consequences in the epidemiology of two viral diseases, one with non-persistent transmission (Cucumber mosaic virus, CMV, Cucumovirus) and another with persistent transmission (Cucurbit aphid-borne yellows virus, CABYV, Polerovirus). The first objective of this Thesis was the study of the indirect effect of the nonpersistent virus CMV on the feeding behaviour and preference of the aphid A. gossypii in cucumber plants. The results of the alighting and settling behaviour studies showed that aphids exhibited no preference to migrate from CMV-infected to mock-inoculated plants at short time intervals (1, 10 and 30 min after release), but showed a clear shift in preference to migrate from CMV-infected to mock-inoculated plants 60 min after release. Our free-choice preference assays showed that A. gossypii alates preferred CMV-infected over mockinoculated plants at an early stage (30 min), but this behaviour was reverted at a later stage and aphids preferred to settle and reproduce on mock-inoculated plants. The electrical penetration graph (EPG) technique revealed a sharp change in aphid probing behaviour over time when exposed to CMV-infected plants. At the beginning (first 15 min) aphid vectors dramatically increased the number of short superficial probes and intracellular punctures when exposed to CMV-infected plants. At a later stage (second hour of recording) aphids diminished their feeding on CMV-infected plants as indicated by much less time spent in phloem salivation and ingestion (E1 and E2). This particular probing behaviour including an early increase in the number of short superficial probes and intracellular punctures followed by a phloem feeding deterrence is known to enhance the transmission efficiency of viruses transmitted in a NP manner. We conclude that CMV induces specific changes in a plant host that modify the alighting, settling and probing behaviour of its main vector A. gossypii, leading to optimum transmission and spread of the virus. The second objective of this work was to evaluate the effects that the persistently aphid transmitted Cucurbit aphid-borne yellows virus (CABYV) can induce directly and indirectly on the alighting, settling and probing behaviour activities of the cotton aphid A. gossypii. Only minor direct changes on aphid feeding behaviour was observed due to CABYV when viruliferous aphids fed on mock-inoculated plants. However, the feeding behaviour of non-viruliferous aphids was very different on CABYV-infected than on mockinoculated plants. Non-viruliferous aphids spent longer time feeding from the phloem when plants were infected by CABYV than on mock-inoculated plants, suggesting that CABYV indirectly manipulates aphid feeding behaviour through its shared host plant in order to favour viral acquisition. The vector alighting and settling preference was compared between nonviruliferous and viruliferous aphids. Viruliferous aphids showed a clear preference for mockinoculated over CABYV-infected plants at short and long time, while such behaviour was not observed for non-viruliferous aphids. Overall, our results indicate that CABYV induces changes in its host plant that modifies aphid feeding behaviour in a way that virus acquisition from infected plants is enhanced. Once the aphids become viruliferous they prefer to settle on healthy plants, leading to optimize the transmission and spread of the virus. The third objective was to evaluate the direct and indirect effects of CABYV and indirect effects of the CMV on the A. gossypii fitness. Obtained results for the persistent virus CABYV showed that the virus did not modify the vector fitness in cucumber or cotton plants. None of the evaluated variables was statistically significant (development time (d), intrinsic growth rate (rm), mean relative growth rate (RGR) and total number of nymphs). On the other hand, data obtained for the non-persistent virus (CMV) showed an indirect effect of the virus on the vector fitness. Thus, the rm and RGR were higher for aphids grown on CMV-infected plants compared to aphids grown on mock-inoculated plants. Overall, the obtained results are clear examples of how plant viruses could manipulate directly and indirectly vector behaviour to optimize its own dispersion. These results are important for a better understanding of transmission, dispersion and epidemiology of plant viruses transmitted by vectors. This information could be also considered to design or adjust simulation models and dispersion patterns that describe plant virus epidemics.

Estudio en laboratorio sobre la tasa de mortalidad, tiempo de generación y reproducción de Bemisia tabaci (Gennadius) en tomate

El estudio se llevó a cabo en el Laboratorio de Epidemiología y Manejo de Virus en la Escuela de Sanidad Vegetal de la Universidad Nacional Agraria en Managua. Pupas de Bemisia tabaci (Gennadius) fueron colectados originalmente en plantas de frijol en Estelí, para después establecer una cría de mosca blanca limpia de virus, en plantas de tomate Lycopersicon esculentum Mili., variedad VF 134. El experimento se realizó durante el período de septiembre a diciembre de 1992 bajo condiciones del laboratorio con temperatura de 26°C y con 80% de humedad relativa. El experimento consistió en colocar hembras de mosca blanca recien eclosionadas en una jaula de clip (clip cage) sobre una planta de tomate. La jaula fue retirada a las 24 horas, trasladando la hembra a una nueva planta. Se continúo transfiriendo las hembras a una nueva planta cada día hasta su muerte. Cada postura de huevos fue cuantificada y observada durante los siguientes días a fin de registrar el número de los huevos que eclosionaron a ninfas, el número de ninfas que pasaron a adultos y el tiempo transcurrido desde la postura hasta la emergencia de adultos. En base a una longevidad promedio de 9.5 días, se determinó que la tasa mortalidad diaria es de 0.10. El período de preoviposición encontrado es menor de un día. El tiempo promedio para el desarrollo de huevo a adulto fue de 19.2 días. La tasa de oviposición diaria, la sobrevivencia de huevos y la sobrevivencia de ninfas fueron 7.6 huevos por día, 0.92 y 0.74, respectivamente. Por lo tanto se estimó la tasa de reproducción de la mosca blanca en tomate de 5.2 adultos por día.

Efecto de dos condiciones de humedad del suelo y tiempo de cosecha sobre el rendimiento de malanga (Colocasia esculenta L. Schott) para exportacion, Boaco - Nicaragua 2011

La malanga ( Colocasia esculenta. (L.) Schott) , familia Aráceae, es el tubérculo de mayor exportación en Nicaragua, pero es escasa la información sobre su agrotecnia. Se evaluó el efecto que tienen el tiempo de cosecha y dos condiciones de humedad del suelo sobre el rendimiento de Malanga Lila para exportación. Se establecieron dos ensayos. En el ensayo I se evaluó el efecto de cosechar las plantas a los 7 meses (7M) y 9 meses (9M) en suelo seco. Se establecieron 2 lotes de plantas de 0.7 ha cada uno, el primero en noviembre 2009 y el otro en enero 2010, ambos lotes cosechados en agosto 2010. En el ensayo II se evaluó el efecto de siembra en secano (7MS) y fangoso (7MF) sobre el rendimiento. En ambos ensayos se establecieron cuatro submuestras de 10 plantas (observaciones) por lote. En el Ensayo I se evaluaron variables morfológicas a 127, 150, 180 y 215 días después de la siembra (dds) en relación a plantas 9MS y a los 96, 120, 150 y 185 dds a plantas 7M. El ensayo II se evaluó de igual forma que las plastas 7M del ensayo I. A los datos de las variables morfológicas se realizó la prueba de T-Student y las de rendimiento un ANDEVA. Se determinó la incidencia del Virus del Mosaico del Dasheen (DsMV) mediante la prueba ELISA, se evaluó la concentración de materia seca de los cormos de plantas madres. Las plantas 9M y 7M registraron valores de las variables morfológicas y rendimiento similares (45.15 y 42.47 t ha-1 respectivamente), el momento ó ptimo de cosecha es 9 meses. Las plantas 7MF crecieron más lentamente que las platas 7MS, las que no lograron el máximo desarrollo foliar y presentaron mayor incidencia de enfermedades fungosas y bacterianas en cormos, raíces y hojas. Las plantas de ambos ensayos mostraron síntomas del virus. Las plantas 7MF presentaron cormos alargados y menos anchos que las plantas 7MS.

Identificação de genes candidatos para resistência ao mosaico da cana-de-açúcar a partir da técnica de cDNA-AFLP

Pós-graduação em Agronomia (Genética e Melhoramento de Plantas) - FCAV

Avaliação da indução de resistência no controle do vira cabeça do tomateiro

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Proteína capsidial do Rupestris stem pitting-associated vírus: seqüenciamento do gene, expressão em Escherichia coli, purificação e produção de anti-soro policlonal

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da diversidade genética de Begomovírus em tomateiro (Lycopersicon esculentum Mill) no Centro-Oeste Paulista

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Incidência e caracterização dos vírus infectando orquídeas no Estado de São Paulo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização de allexivirus em alho nas regiões sul, sudeste e centro-oeste brasileiro e análise da sanidade vegetal do alho obtido por cultura de meristema e termoterapia na FCA/UNESP

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Viroses do alho: métodos de diagnose e degenerescência do alho semente livre de vírus

Pós-graduação em Agronomia (Proteção de Plantas) - FCA

Diversidade de bemisia tabaci na américa latina e detecção de seus endossimbiontes

Pós-graduação em Agronomia (Proteção de Plantas) - FCA

Expressão, purificação e caracterização estrutural de proteínas codificadas por dois fitovírus

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Expressão, purificação e caracterização de proteínas dos fitovírus SBMV e RSPaV

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Producción de plantas libres de virus y morfogénesis indirecta a partir del cultivo de meristemo de tres genotipos de quequisque (Xanthosoma saggittifolium (L) Schott

Se establecieron dos ensayos con el objetivo de determinar en que condición de cultivo se induce: 1) mayor cantidad de plantas libres del DMV diagnosticado con la prueba ELISA; 2) mayor cantidad de callos y plantas regeneradas a partir de callos en tres genotipos de quequisque. Ambos ensayos se iniciaron utilizando meristemos como explantes. Los ensayos se establecieron en esquema de diseño DCA bifactorial: a) genotipos de quequisque, Masaya (My), Nueva Guinea (NG) y Blanco (Bco); b) 5 variantes medios de cultivos. Se realizaron 3 pruebas ELISA a plantas de los tres genotipos que presentasen síntomas del DMV en el campo, a plantas del campo seleccionadas al azar y a plantas provenientes del cultivo de meristemos. En el ensayo de saneamiento del DMV se empleó en el medio MS suplido con combinaciones de AIA y 6-BAP, y para el ensayo de producción de callos se utilizaron combinaciones de 2,4-D y 6-BAP. La regeneración de plantas a partir de callos se logró en el medio MS sencillo. El desarrollo de los explantes en el primer ensayo se cuantificó utilizando escalas arbitrarias para el color y el crecimiento. En el segundo ensayo se utilizó una escala para medir el desarrollo. A los datos de cada variable se realizó un ANDEVA y la prueba de rangos múltiples Tukey, al α= 0.05, cuando hubo diferencias estadísticas entre tratamientos. Cien porciento de las muestras de hojas de plantas de los 3 genotipos que presentaban síntomas del DMV en el campo, resultaron positivas. Las plantas del campo de los genotipos My, NG y Bco elegidas al azar, registraron 88.32, 98.70 y el 90.00% de infección con el DMV; en cambio las plantas in vitro registraron 93.7, 100 y 100% libres de DMV en los mismos genotiposrespectivamente. A los 90 días de establecido el primer ensayo, el medio MS sin reguladores de crecimiento resultó estadísticamente superior con 84% de explantes creciendo y 8% plantas formadas. El medio MS + 1 mgl-16-BAP + 1 mgl-1 AIA registró los valores más discretos con 53% de explantes sin crecer y 41% plantas creciendo. El genotipo My fue superior en todos los medios con 90% de explantes creciendo y 7% plantas formadas. El genotipo Bco registró los más bajos valores con 58% de explantes sin crecer y 5% plantas formadas. Las variables color y crecimiento reportaron similar comportamiento. El medio de cultivo testigo fue estadísticamente superior con 64% de explantes color verde, 30% amarillo y 6% necróticos. El genotipo My sobresalió con 40% de explantes amarillos y 60% verdes. Los genotipos NG y Bco tuvieron comportamientos similares. En el ensayo de producción de callos, tres tratamientos resultaron estadísticamente superiores: el genotipo NG en el medio MS + 3 mgl-12,4-D (60% de explantes formando callos) y el genotipo Masaya en los medios MS+ 5 mg l-12,4-D y MS + 3 mg l-12,4-D (26.7 y 40% callos formados, respectivamente). No se registraron diferencias estadísticas entre los genotipos (16, 17 y 17% callos formados). El medio de cultivo MS + 3 mg l-12,4-D indujo la formación de 4% callos y 44% plantas. El medio de cultivo testigo (MS sin reguladores de crecimiento) resultó en 47% explantes sin crecer y ningún callo formado. Después de los 60 días del trasplante de los callos a un medio sin hormonas, los genotipos Masaya, Nueva Guinea y Blanco reportaron que el 94, 83 y 58 % regeneraron yemas respectivamente.