Positive selection results in frequent reversible amino acid replacements in the G protein gene of human respiratory syncytial virus

Human respiratory syncytial virus (HRSV) is the major cause of lower respiratory tract infections in children under 5 years of age and the elderly, causing annual disease outbreaks during the fall and winter. Multiple lineages of the HRSVA and HRSVB serotypes co-circulate within a single outbreak and display a strongly temporal pattern of genetic variation, with a replacement of dominant genotypes occurring during consecutive years. In the present study we utilized phylogenetic methods to detect and map sites subject to adaptive evolution in the G protein of HRSVA and HRSVB. A total of 29 and 23 amino acid sites were found to be putatively positively selected in HRSVA and HRSVB, respectively. Several of these sites defined genotypes and lineages within genotypes in both groups, and correlated well with epitopes previously described in group A. Remarkably, 18 of these positively selected tended to revert in time to a previous codon state, producing a flipflop phylogenetic pattern. Such frequent evolutionary reversals in HRSV are indicative of a combination of frequent positive selection, reflecting the changing immune status of the human population, and a limited repertoire of functionally viable amino acids at specific amino acid sites.

Invasion of minor veins of tobacco leaves inoculated with tobacco mosaic virus mutants defective in phloem-dependent movement.

To fully understand vascular transport of plant viruses, the viral and host proteins, their structures and functions, and the specific vascular cells in which these factors function must be determined. We report here on the ability of various cDNA-derived coat protein (CP) mutants of tobacco mosaic virus (TMV) to invade vascular cells in minor veins of Nicotiana tabacum L. cv. Xanthi nn. The mutant viruses we studied, TMV CP-O, U1mCP15-17, and SNC015, respectively, encode a CP from a different tobamovirus (i.e., from odontoglossum ringspot virus) resulting in the formation of non-native capsids, a mutant CP that accumulates in aggregates but does not encapsidate the viral RNA, or no CP. TMV CP-O is impaired in phloem-dependent movement, whereas U1mCP15-17 and SNC015 do not accumulate by phloem-dependent movement. In developmentally-defined studies using immunocytochemical analyses we determined that all of these mutants invaded vascular parenchyma cells within minor veins in inoculated leaves. In addition, we determined that the CPs of TMV CP-O and U1mCP15-17 were present in companion (C) cells of minor veins in inoculated leaves, although more rarely than CP of wild-type virus. These results indicate that the movement of TMV into minor veins does not require the CP, and an encapsidation-competent CP is not required for, but may increase the efficiency of, movement into the conducting complex of the phloem (i.e., the C cell/sieve element complex). Also, a host factor(s) functions at or beyond the C cell/sieve element interface with other cells to allow efficient phloem-dependent accumulation of TMV CP-O.

Sequence diversity in the coat protein coding region of the genome RNA of Johnsongrass mosaic virus in Australia

Sequence diversity in the coat protein coding region of Australian strains of Johnsongrass mosaic virus (JGMV) was investigated. Field isolates were sampled during a seven year period from Johnsongrass, sorghum and corn across the northern grain growing region. The 23 isolates were found to have greater than 94% nucleotide and amino acid sequence identity. The Australian isolates and two strains from the U.S.A. had about 90% nucleotide sequence identity and were between 19 and 30% different in the N-terminus of the coat protein. Two amino acid residues were found in the core region of the coat protein in isolates obtained from sorghum having the Krish gene for JGMV resistance that differed from those found in isolates from other hosts which did not have this single dominant resistance gene. These amino acid changes may have been responsible for overcoming the resistance conferred by the Krish gene for JGMV resistance in sorghum. The identification of these variable regions was essential for the development of durable pathogen-derived resistance to JGMV in sorghum.

Identification and effects of mixed infection of Potyvirus isolates with Cucumber mosaic virus in cucurbits.

Mixed infections in cucurbits are frequently observed in natural conditions between viruses from the Potyvirus genus and Cucumber mosaic virus (CMV), which significantly decreases productivity. The objectives of the present study was to compare the host range of PRSV-W, WMV, and ZYMV isolates and evaluate the effects of mixed infections with CMV in zucchini plants (Cucurbita pepo L.). Host range studies comprising 23 plant species confirmed some similarities and biological differences among the isolates of PRSV-W, ZYMV, and WMV. RT-PCR confirmed the amplification of DNA fragments of the PRSV-W, WMV, and ZYMV coat protein gene (cp) and cytoplasm inclusion gene (ci). The virus interaction studies in zucchini Caserta plants indicated synergistic interactions, particularly among species from the Potyvirus genus, and some CMV interference with some virus combinations.

Orchid fleck symptoms may be caused naturally by two different viruses transmitted by Brevipalpus

Brevipalpus-transmitted viruses (BTV) cause chlorotic, necrotic and/or ringspot lesions in leaves and stems of orchids, citrus, coffee and several other plant species. There are two different types of BTVs, the nuclear and the cytoplasmic, based on maturation locale in the cell and particle morphology. The orchid fleck virus (OFV) is a BTV that infects orchids. Its short rodlike particles are 32-40 nm in diameter, 100-150 nm in length. OFV is found in the nucleus and is associated with intranuclear electronlucent viroplasms. In 1999, transmission electron microscopy analysis revealed a distinct type of virus causing orchid fleck symptoms. The bacilliform particles, 70-80 nm in diameter and 110-120 nm in length, induced electron-dense viroplasm inclusions in infected cells and resembled the cytoplasmic type associated with BTV, such as the citrus leprosis virus C. Our objective in the present study was to verify whether the cytoplasmic type virus found in orchids could be amplified using primers for other cytoplasmic BTVs, such as CiLV-C and Solanum violaefolium ringspot virus (SvRSV). Additionally, we aimed to differentiate the two BTVs found in orchids: the nuclear and the cytoplasmic types of OFV using microscopy and molecular and serological tools. This virus was not amplified by the CiLV-C and SvRSV primers, and neither the molecular nor the serological tools available to the OFV diagnosis reacted with it, demonstrating that they are definitely different viruses.

The coincidence of thrips and dispersed pollen in PNRSV-infected stonefruit orchards - a precondition for thrips-mediated transmission via infected pollen

Recent laboratory studies have demonstrated that Prunus necrotic ringspot virus (PNRSV) (family Bromoviridae) can be readily transmitted when thrips and virus-bearing pollen are placed together on to test plants. For this transmission mechanism to result in stonefruit tree infection in the field, PNRSV-bearing pollen must be deposited onto surfaces of stonefruit trees on which thrips also occur. In a previous paper, we demonstrated that almost all pollen in a PNRSV-infected Japanese plum orchard in southeastern Queensland was deposited onto flowers, whereas few grains occurred on leaves and none on stems. Here, we present results of our investigation of thrips species composition, distribution and abundance on stonefruit trees in the same study area as our previous pollen deposition study. We collected a total of 2010 adult thrips from 13 orchards during the 1989, 1991 and 1992 flowering seasons of which all but 14 were in the suborder Terebrantia. Most (97.4%) terebrantian thrips were of three species, Thrips imaginis, Thrips australis and Thrips tabaci. Thrips tabaci as well as species mixtures that included T imaginis, T australis and T tabaci have been shown to transmit PNRSV via infected pollen in laboratory tests. Adult thrips were frequently collected from flowers but rarely from leaves and never from stems. Large and significant differences in numbers of T imaginis, T australis and T tabaci adults in flowers occurred among orchards and between seasons. No factor was conclusively related to thrips numbers but flowers of late-flowering stonefruit varieties tended to hold more thrips than those of early-flowering varieties. Our results indicate that the common thrips species present on stonefruit trees in the Granite Belt are also ones previously shown to transmit PNRSV via infected pollen in the laboratory and that these thrips are concentrated in stonefruit flowers where most stonefruit pollen is deposited. These results contribute to mounting circumstantial evidence that stonefruit flowers may be inoculated with PNRSV via an interaction of thrips with virus-bearing pollen and that this transmission mechanism may be an important cause of new tree infections in the field.

Efeitos da premunização da abóbora 'Menina Brasileira' com estirpes fracas do vírus-do-mosaico-do-mamoeiro - estirpe melancia

Neste trabalho avaliou-se o efeito da premunização com duas estirpes fracas do vírus-do-mosaico-do-mamoeiro - estirpe melancia ("papaya ringspot virus - type W", PRSV-W), combinada com a tolerância das plantas, no controle do mosaico e na produtividade da abóbora 'Menina Brasileira'. Testes realizados em casa de vegetação mostraram que as plantas dessa cultivar premunizadas com as estirpes fracas PRSV-W-1 e 2 ficaram totalmente protegidas contra a infecção por uma estirpe severa de Campinas. Em condições de campo avaliou-se comparativamente a produção de plantas premunizadas, infectadas com a estirpe severa de Campinas, e sadias e expostas à infecção natural (controle). A proteção foi medida com base na produção individual das plantas, cujos frutos foram classificados em comerciais e não-comerciais. As plantas premunizadas tiveram uma produção média de frutos comerciais (peso) 33% superior à daquelas naturalmente infectadas em campo. Quanto ao número de frutos comerciais, o aumento foi da ordem de 50%. A premunização combinada com a tolerância da abóbora 'Menina Brasileira' permitiu um melhor controle do mosaico, com ganhos na produção de frutos comerciais.

Sequence similarity between the viral cp gene and the transgene in transgenic papayas

The Papaya ringspot virus (PRSV) coat protein transgene present in 'Rainbow' and 'SunUp' papayas disclose high sequence similarity (>89%) to the cp gene from PRSV BR and TH. Despite this, both isolates are able to break down the resistance in 'Rainbow', while only the latter is able to do so in 'SunUp'. The objective of this work was to evaluate the degree of sequence similarity between the cp gene in the challenge isolate and the cp transgene in transgenic papayas resistant to PRSV. The production of a hybrid virus containing the genome backbone of PRSV HA up to the Apa I site in the NIb gene, and downstream from there, the sequence of PRSV TH was undertaken. This hybrid virus, PRSV HA/TH, was obtained and used to challenge 'Rainbow', 'SunUp', and an R2 population derived from line 63-1, all resistant to PRSV HA. PRSV HA/TH broke down the resistance in both papaya varieties and in the 63-1 population, demonstrating that sequence similarity is a major factor in the mechanism of resistance used by transgenic papayas expressing the cp gene. A comparative analysis of the cp gene present in line 55-1 and 63-1-derived transgenic plants and in PRSV HA, BR, and TH was also performed.

Etiologia e estratégias de controle de viroses do mamoeiro no brasil

As viroses constituem o principal grupo de doenças do mamoeiro (Carica papaya), ocasionando grandes perdas na produção, podendo chegar à destruição total das plantações afetadas. Embora mais de dez vírus tenham sido constatados infetando naturalmente o mamoeiro, em todo o mundo, no Brasil, até o presente, foram assinaladas apenas as ocorrências do vírus da mancha anelar do mamoeiro (Papaya ringspot virus, PRSV), do vírus do amarelo letal do mamoeiro (Papaya lethal yellowing virus, PLYV) e do vírus da meleira que se encontra em fase de caracterização. A mancha anelar causada pelo PRSV é, inquestionavelmente, o mais importante problema sanitário do mamoeiro. O controle do PRSV mostra-se imprescindível, apesar de bastante difícil, em razão da sua forma de disseminação rápida e eficiente por diversas espécies de afídeos e ausência de resistência genética em C. papaya. Na tentativa de controlar o PRSV, várias medidas já foram testadas, não existindo, até o momento, nenhuma estratégia eficiente e duradoura para seu controle no Brasil. O desenvolvimento de plantas transgênicas de mamoeiro expressando o gene da capa protéica (cp) do PRSV, imunes ao mesmo, abriu nova possibilidade para solução do problema.

Efeitos da interação de potyvirus em híbridos de meloeiro, variedades de melancia e abobrinha

Em razão da freqüente ocorrência de infecção mista, na natureza, o presente trabalho objetivou estudar o efeito da interação de diferentes espécies de potyvírus em meloeiro (Cucumis melo), melancia (Citrullus lanatus) e abobrinha (Cucurbita pepo). Foram usados os seguintes vírus da família Potyviridae, gênero Potyvirus: Papaya ringspot virus (PRSV); Watermelon mosaic virus, (WMV) e Zucchini yellow mosaic virus, (ZYMV). Os efeitos na sintomatologia das infecções duplas e simples de PRSV, WMV e ZYMV foram avaliados em três híbridos de meloeiro, duas variedades de melancia e abobrinha 'Caserta', em experimentos de casa de vegetação. Os três vírus, isoladamente ou em todas as duplas combinações possíveis, foram inoculados, em plantas dos híbridos de meloeiro Hy Mark, Gold Mine e Orange Flesh, variedades de melancia Crimson Sweet e Charleston Gray e abobrinha 'Caserta', usando-se dez plantas de cada híbrido ou variedade, por combinação de vírus. As inoculações foram efetuadas por meio de extratos de folhas com infecção simples dos respectivos vírus. As plantas inoculadas com cada vírus isoladamente e suas respectivas combinações foram observadas quanto ao aparecimento de sintomas durante 30 dias após as inoculações. Amostras foliares das plantas inoculadas foram, também, testadas por ELISA indireto contra os anti-soros correspondentes para cada vírus. As infecções duplas em meloeiro, melancia e abobrinha revelaram, através da avaliação sintomatológica, que existem interações sinérgicas entre PRSV, WMV e ZYMV. As infecções duplas envolvendo o ZYMV apresentaram alta severidade, exibindo sintomas não encontrados em infecções simples, apesar da severidade nas infecções isoladas do ZYMV.

Identificação sorológica de espécies de potyvirus em melancia, no estado de Roraima

No período de maio de 2003 a março de 2004, foram coletadas amostras foliares de plantas de melancia (Citrullus lanatus) de 21 campos de cultivo de cucurbitáceas, no Estado de Roraima. As amostras exibiam diferentes sintomas de vírus e foram levadas para o Laboratório de Virologia Vegetal da Universidade Federal do Ceará para serem testadas por "enzyme linked immunosorbent assay" (Elisa)-indireto, contra anti-soros específicos para Cucumber mosaic virus (CMV), Papaya ringspot virus estirpe melancia (PRSV-W), Watermelon mosaic virus (WMV) e Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV). Nos testes de Elisa, utilizou-se o conjugado universal, anti-imunoglobulina (IgG) de coelho produzida em cabra conjugada à enzima fosfatase alcalina. Todas as amostras foram testadas, também, por dupla difusão contra o anti-soro para Squash mosaic virus (SqMV). Os resultados indicaram a presença do PRSV-W em 84,2% das amostras coletadas em maio de 2003, em 7,1% das amostras coletadas em dezembro de 2003 e em 55,6% das amostras coletadas em março de 2004. A presença do ZYMV foi observada em 10,5% das amostras coletadas em maio de 2003, 21,4% das amostras coletadas em dezembro de 2003 e em 25,9% das amostras de março de 2004. O WMV foi detectado somente em oito das amostras coletadas em março de 2004 (29,6%). Os resultados desta pesquisa confirmam a ampla dispersão do PRSV-W em cultivos de cucurbitáceas no território brasileiro e a preocupante expansão do ZYMV em razão dos elevados prejuízos que o mesmo tem causado em outras partes do mundo.

Seleção de acessos e progênies de Citrullus spp. para resistência a três potyvirus

Visando selecionar acessos e progênies de melancia (Citrullus spp.) como fontes de resistência aos potyvirus: Papaya ringspot virus tipo watermelon (PRSV-W), Watermelon mosaic virus (WMV) e Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV), oito genótipos foram avaliados, sendo seis dos acessos (87-019, 87-029, 91-080, PI-244018, 91-043 e PI-195927) e dois do acesso PI-244019 (PI-244019A e PI-244019B) do Banco Ativo de Germoplasma (BAG) de cucurbitáceas do Nordeste brasileiro, da Embrapa Semi-Árido em Petrolina-PE. Também foram avaliadas progênies endogâmicas e de polinização livre derivadas desses acessos. As avaliações foram realizadas em de casa de vegetação, mediante inoculações mecânicas, e avaliação por Elisa, no Laboratório de Virologia Vegetal da UFC. As plantas não infetadas foram selecionadas e cultivadas na Estação Experimental de Bebedouro na Embrapa Semi-Árido em Petrolina-PE, onde ocorreram inoculações naturais de vírus por vetores. Foram constatadas plantas não infetadas com o PRSV-W nos acessos 87-019, PI-244019A, 91-080, PI-244018, PI-244019B e PI-195927; plantas não infetadas com o WMV nos acessos 87-019 e 87-029 e plantas não infetadas com o ZYMV nos acessos PI-244019A, 87-029, 91-080, 91-043, PI-244019B e PI-195927. As progênies apresentaram comportamento diferenciado, com percentagem de plantas selecionadas variando de 20 a 100% nas progênies avaliadas para resistência a PRSV-W e 60 a 100% nas progênies avaliadas para resistência a WMV. Nenhuma das progênies testadas apresentou resistência ao ZYMV, evidenciando possível diferença entre a resistência ao PRSV-W e ao WMV apresentada nas progênies e a resistência apresentada ao ZYMV, visto que as progênies foram submetidas ao mesmo número de autofecundações.

Caracterização de um vírus baciliforme isolado de Solanum violaefolium transmitido pelos ácaros Brevipalpus phoenicis e Brevipalpus obovatus (Acari: Tenuipalpidae)

Solano-violeta (Solanum violaefolium) é uma planta ornamental rasteira usada para cobrir solos de áreas sombreadas. Um vírus que induz manchas anelares nas folhas desta planta, tentativamente designado Solanum violaefolium ringspot virus - SvRSV, transmitido pelo ácaro Brevipalpus phoenicis (Acari: Tenuipalpidae) foi encontrado em Piracicaba, SP. Trata-se de um vírus baciliforme que se assemelha a outros vírus do tipo citoplasmático transmitidos por Brevipalpus sp. Este trabalho teve como objetivo relatar propriedades biológicas e estabelecer uma caracterização molecular parcial do SvRSV. O vírus pode ser transmitido mecanicamente a várias outras espécies botânicas, causando lesões localizadas. Entre as espécies avaliadas, Datura stramonium mostrou-se a melhor hospedeira experimental. Observou-se também a manifestação de sintomas nestas plantas após infestação das mesmas por B. obovatus previamente alimentado em lesões de SvRSV, confirmando esta outra espécie de ácaro como vetor do vírus. Suas propriedades físicas in vitro foram: temperatura de inativação 40-45 ºC; ponto final de diluição 10-3-10-4; longevidade in vitro 12 dias. Em secções ultrafinas, as partículas do SvRSV mostraram-se levemente mais delgadas e mais longas que as de outros vírus do mesmo grupo. A partir do dsRNA do SvRSV foi construída uma biblioteca de cDNA e foram identificadas duas possíveis regiões codificadoras das proteínas de movimento e replicase viral. Baseado nestas regiões foram desenhados "primers" para amplificação do RNA do SvRSV por RT-PCR. Sondas baseadas nas seqüências obtidas hibridizaram com ss- e dsRNA de D. stramonium infectadas pelo vírus. Ensaios preliminares de RT-PCR e hibridização não resultaram em reação com o vírus da leprose dos citros, tipo citoplasmático (CiLV-C).

Anatomia de lesões foliares causadas pelo vírus da Mancha Clorótica do Clerodendrum, transmitido pelo ácaro Brevipalpus phoenicis em diferentes espécies

O gênero botânico Clerodendrum pertence à família Lamiaceae e compreende várias espécies ornamentais, Manchas cloróticas e necróticas em folhas de coração-sangrento foram observadas pela primeira vez em um jardim de Piracicaba, SP, associadas à infestação com Brevipalpus phoenicis (Acari: Tenuipalpidae). Exames de secções de tecidos das lesões foliares ao microscópio eletrônico revelaram ocorrência de efeitos citopáticos do tipo nuclear e concluiu-se que os sintomas eram causados por um vírus transmitido por Brevipalpus (VTB), o qual foi designado de mancha clorótica de Clerodendrum (Clerodendrum Chlorotic Spot Virus- ClCSV). O ClCSV é transmitido mecanicamente de coração-sangrento para coração-sangrento. Em ensaios preliminares foi transmitido por B. phoenicis e mecanicamente para várias outras plantas, além da ocorrência de sua disseminação natural por este ácaro para outras espécies. Visando complementar a caracterização do ClCSV foram feitos estudos sobre alterações anatômicas em folhas de plantas infectadas pelo ClCSV. Foram examinadas secções histológicas de folhas sadias e infectadas pelo ClCSV de C. x speciosum e de outras hospedeiras como Hibiscus schizopetalus, Salvia leucantha, Malvaviscus arboreus e Annona muricata. Constatou-se que o ClCSV causa alterações celulares semelhantes nas diferentes hospedeiras e os sintomas causados por este vírus são similares aos causados por outros vírus transmitidos por Brevipalpus como o vírus da leprose dos citros citoplasmático (Citrus Lepros Virus Cytoplasmic- CiLV-C) e nuclear (Citrus Leprosis Virus Nuclear- CiLV-N), mancha anular do cafeeiro (Coffee Ringspot Virus- CoRSV), mancha anular de Solanum violaefolium (Solanum violaefolium Ringspot Virus- SvRSV) e "Orchid Fleck Vírus" (OFV), representadas por hipertrofia e hiperplasia frequentemente acompanhadas de necrose nos tecidos do parênquima paliçádico e lacunoso.

Ocorrência de moscas brancas (Hemiptera: Aleyrodidae) e do predador Delphastus pusillus (LeConte) (Coleoptera: Coccinellidae) em mamoeiro (Carica papaya L.) sob cultivo em ambiente protegido

Em fevereiro e outubro de 1998, na área experimental da Fazenda de Ensino e Pesquisa da UNESP no município de Selvíria-MS (latitude 20° 22' S, longitude 51° 22' W, altitude 335 m), foi constatada a presença de mosca branca em mamoeiro cultivar Baixinho de Santa Amália, plantado no interior de um telado com malha de 2 x 2 mm. Essa área fazia parte de um experimento visando determinar o efeito do cultivo em ambiente protegido sobre o desenvolvimento das plantas, a produção de frutos e a ocorrência do mosaico do mamoeiro. Nas duas ocasiões os insetos foram enviados ao Centro de Recursos Genéticos e Biotecnologia (CENARGEN) da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) para identificação. Na primeira infestação o material foi identificado como Trialeurodes sp. e na infestação de outubro como Bemisia tabaci biótipo B . Nos dois casos havia grande quantidade de ninfas nas folhas maduras e de adultos nas folhas novas. Para Trialeurodes sp. foi realizada uma contagem de ninfas em dezoito folhas, em cinco áreas de 1 cm² por folha, distribuídas ao acaso, encontrando-se a média de 7,6 ninfas por cm². Como conseqüência da presença das duas espécies, o único dano observado foi um intenso desenvolvimento de fumagina recobrindo completamente a superfície das folhas, que acabaram por secar e cair. A infestação de B. tabaci biótipo B foi controlada pela presença de larvas e adultos do coccinelídeo Delphastus pusillus (LeConte) que alimentavam-se vorazmente das ninfas presentes.