Επιδημιολογία και μοριακός χαρακτηρισμός των ιών του γένους begomovirus που προσβάλλουν την τομάτα στην Κύπρο και την Ελλάδα

Abstract

Tomato yellow leaf curl disease (TYLCD) is considered one of the most important and devastating viral diseases of tomato crops worldwide. At least 11 virus species and numerous isolates have been associated with the disease, all assigned in the Begomovirus genus. Τhese viruses are transmitted by the whitefly, Bemisia tabaci, in a persistent manner. In the eastern Mediterranean region, two Begomovirus species are currently involved in the disease epidemics: Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) and Tomato yellow leaf curl Sardinia virus (TYLCSV). During 2006-2011, an extensive survey was conducted in Greece and Cyprus to investigate the epidemiology and characterization of the virus species and the whitefly vectors involved in TYLCD. More than 7000 samples of symptomatic tomato plants, 1300 cultivated plant samples and 4500 weeds, were collected and analyzed for virus presence. In addition, 3000 adult B. tabaci whiteflies were sampled and tested, in order to elucidate their biotype status in the two countries. Differentiation of Begomoviruses and B. tabaci biotypes was based on various real-time TaqMan PCR assays developed in this study. Sequencing analysis was performed for 62 virus isolates and 51 whiteflies. The host range of two TYLCV strains (IL and MLD) and one TYLCSV isolate was studied using whitefly transmission tests in several plant species. Transmission efficiency of TYLCV and TYLCSV was evaluated using four B. tabaci colonies which harbored different bacterial endosymbionts. The transmission capacity from alternative infected plant hosts to tomato was also studied. Results showed that in Greece, TYLCV was the most prevalent Begomovirus species (94,5%), whereas TYLCSV was found only in 4,5% of the total samples tested. In Cyprus, TYLCV was the only species found to be associated with TYLCD. Sequencing analysis results showed that Greek and Cypriot isolates possess high similarity with corresponding isolates from other Mediterranean countries. Q was the only biotype found in the mainland of Greece, Peloponnese and the island of Crete, and seems to be involved in TYLCD spread. 49 different weed species belonging to 15 botanical families were tested positive to TYLCV under field conditions. In Cyprus and Rhodes islands, both B and Q biotypes co-exist. Transmission studies showed that TYLCV isolates had a broader host range as well as a higher transmission efficiency than TYLCSV. Moreover, TYLCV transmission was correlated with the presence of Hamiltonella sp., as colonies that harbored this bacteria, showed higher transmission rates to tomato plants. Finally, transmission assays from infected secondary hosts, showed that these alternative hosts could serve as important virus reservoirs, contributing significantly to disease outbreaks.

Η ασθένεια του κίτρινου καρουλιάσματος των φύλλων της τομάτας, αποτελεί μια από τις σημαντικότερες ιολογικές ασθένειες της τομάτας διεθνώς. Προκαλείται από ιούς του γένους Begomovirus οι οποίοι μεταδίδονται με τον αλευρώδη του καπνού Bemisia tabaci Gennadius, κατά έμμονο τρόπο. Κατά τα έτη 2006-2011, μελετήθηκε η παρουσία και η επιδημιολογία των ιών του γένους Begomovirus και των αλευρωδών-φορέων που σχετίζονται με την ασθένεια στην Ελλάδα και την Κύπρο. Περισσότερα από 7000 δείγματα από συμπτωματικά φυτά τομάτας, 1300 δείγματα άλλων καλλιεργούμενων ειδών και περίπου 4500 ζιζάνια που φύονταν κοντά σε μολυσμένες φυτείες τομάτας, συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν για την παρουσία των ιών. Παράλληλα, διερευνήθηκε η συχνότητα εμφάνισης των βιοτύπων B και Q του φορέα B. tabaci, με τη συλλογή και την ανάλυση 3000 ενήλικων ατόμων αλευρωδών. Επιπλέον, έγινε φυλογενετική ανάλυση 62 απομονώσεων των ιών, καθώς και 51 ατόμων του B. tabaci από διαφορετικές περιοχές. Στη συνέχεια, διερευνήθηκε το εύρος ξενιστών δύο απομονώσεων του TYLCV και μιας του TYLCSV, ενώ μελετήθηκε η αποτελεσματικότητα μετάδοσης των TYLCV και TYLCSV σε σχέση με τους βιότυπους B και Q και τη μικροβιακή πανίδα του B. tabaci, καθώς και η ικανότητα μετάδοσης του TYLCV από δευτερογενείς ξενιστές στην τομάτα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στην Ελλάδα ο TYLCV είναι ο συχνότερα απαντώμενος ιός που σχετίζεται με την ασθένεια TYLCD (94,5%), ενώ ο TYLCSV ταυτοποιήθηκε μόλις στο 5,5% των δειγμάτων. Στην Κύπρο, ο TYLCV είναι ο μοναδικός ιός που σχετίζεται με την ασθένεια. Οι απομονώσεις του TYLCV από τις δύο χώρες παρουσιάζουν υψηλή ομοιότητα με αντίστοιχες που εντοπίστηκαν σε γειτονικές περιοχές της ανατολικής Μεσογείου, ενώ ο TYLCSV ταυτίζεται με απομονώσεις από την Ιταλία. Στην Ηπειρωτική Ελλάδα, την Πελοπόννησο και την Κρήτη, η ασθένεια φαίνεται να μεταδίδεται αποκλειστικά με τον βιότυπο Q του B. tabaci, ενώ στη Ρόδο και την Κύπρο, στη μετάδοση του TYLCV συμμετέχουν και οι δύο βιότυποι. Ο TYLCV ανιχνεύτηκε σε 49 διαφορετικά αυτοφυή φυτικά είδη που ανήκουν σε 15 βοτανικές οικογένειες, κάτω από φυσικές συνθήκες. Οι απομονώσεις του TYLCV μολύνουν περισσότερα φυτικά είδη σε σχέση με τον TYLCSV. Η παρουσία του ενδοσυμβιωτικού βακτηρίου Hamiltonella sp. στο σώμα των εντόμων αύξησε την αποτελεσματικότητα μετάδοσης του TYLCV. Τέλος, η μετάδοση των ιών από εναλλακτικούς ξενιστές στην τομάτα, αποδεικνύει το σημαντικό ρόλο που μπορούν να παίξουν αυτά τα φυτά, ως μέσο διατήρησης των ιών σε περιόδους που δεν καλλιεργούνται τομάτες.