Biological and molecular characterization of isolates of Sugarcane mosaic virus from São Paulo state

A cana-de-açúcar é cultivada em diversos países do mundo. O Brasil é atualmente o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e o maior exportador dos produtos derivados dessa espécie, tais como açúcar e etanol. A cultura da cana-deaçúcar apresenta muitos problemas fitossanitários que prejudicam a produção, entre eles o causado pelo vírus do mosaico da cana-de-açúcar (Sugarcane mosaic virus, SCMV). O mosaico da cana-de-açúcar vem sendo controlado com o uso de variedades e híbridos resistentes. No entanto, frequentemente notam-se plantas sintomáticas nas avaliações de novos clones de cana-de-açúcar, em viveiros de mudas e plantios comerciais. Diante desse fato, o presente trabalho teve como objetivo realizar a caracterização biológica e molecular de isolados do SCMV que induzem sintomas variados em plantas de cana-de-açúcar plantadas nos municípios de Assis, Piracicaba e Ribeirão Preto, SP. Nove isolados, identificados por causarem sintomas fraco, intermediário e severo de mosaico foram coletados em cada localidade. Um isolado que causa mosaico listrado também foi coletado em Piracicaba. Todos os isolados foram estabelecidos na variedade SP86155. A caracterização molecular foi feita por meio da analise das sequências de nucleotídeos e de amino ácidos deduzidos do gene da proteína capsidial dos isolados. Também foram diferenciados por meio da análise de polimorfismo de comprimento de fragmentos. A caracterização biológica foi realizada por testes de proteção entre alguns dos isolados. As sequências parciais de nucleotídeos e de aminoácidos deduzidos do gene da proteína capsidial de cada isolado foram comparadas entre si e com outras sequências correspondentes de isolados de diferentes regiões geográficas. As identidades das sequências de nucleotídeos variam de 94 a 100%, entre os isolados estudados. Quando as mesmas sequências foram comparadas com as sequências de nucleotídeos do gene da proteína capsidial de outros isolados do SCMV as identidades variaram de 79 a 98%. Para as sequências de amino ácidos deduzidos as identidades variaram de 94 to 100%, entre os isolados estudados e de 81 to 98% quando comparadas com as de outros isolados do SCMV. Análise filogenética agrupou os 10 isolados com outros isolados brasileiros do SCMV (JAU - 1, RIB - 1 e PIR - 2 e FER - 1) e com os isolados dos E.U.A. originalmente denominados estirpes A, B, D e E. Analises de RFLP mostraram que a enzima de restrição HinfI foi a que melhor diferenciou os isolados e por isso permitiu a análise da proteção. As plantas inoculadas com os isolados fracos de Piracicaba, Ribeirão Preto e Assis ficaram protegidas contra a invasão sistêmica dos isolados severos dos mesmos locais e contra o isolado que causa mosaico listrado de Piracicaba. Falhas na proteção ocorreram em plantas infectadas com o isolado Piracicaba intermediário e desafiadas com os isolados Ribeirão Preto severo e Assis severo. Em conjunto esses resultados indicam que os dez isolados estudados são estirpes do SCMV que induzem sintomas diferenciados.Sugarcane crop is raised in several tropical countries around the world. Brazil is the largest producer of sugarcane, as well as the largest exporter of ethanol and sugar, which are outputs of sugarcane processing. The sugarcane production faces several sanitary problems and among them is the mosaic disease caused by the potyvirus Sugarcane mosaic virus (SCMV). Traditionally, resistant varieties and hybrids are used for the control of SCMV. However, new cases of symptomatic plants have been reported in commercial crops and in seedling production facilities. Based on this fact, the present work aims to do both molecular and biological characterization of isolates of SCMV which causes different symptoms in sugarcane crops in the regions of Assis (SP), Piracicaba (SP) and Ribeirão Preto (SP). Nine isolates identified as causing mild, intermediate and severe mosaic were collected in each of the three areas. One isolate which causes striped mosaic was also collected in the Piracicaba area. All isolates were established in the variety SP86155 by mechanical inoculation. The molecular characterization was done through the analysis of nucleotide and deduced amino acid sequences for the coat protein gene. Likewise the isolates were differentiated through the analysis of restriction fragment length polymorphism (RFLP) for further use on biological characterization through cross protection tests between the isolates. The partial nucleotide and deduced amino acid sequences for the coat protein gene were compared among themselves and with corresponding sequences for other isolates from different geographical regions. The identity of the nucleotide sequences ranged from 94 to 100% among the studied isolates. When compared with the corresponding nucleotide sequences of other isolates of SCMV the identities ranged from 79 to 98%. The identity of the deduced amino acids sequences ranged from 94 to 100% among the studied isolates, and from 81 to 98% when compared with isolates form different geographical regions. Phylogenetic analysis grouped all 10 isolates with other Brazilian isolates do SCMV (JAU-1, RIB-1 e PIR-2 e FER-1), as well as with isolates from the U.S.A, originally named strains A, B, D e E. RFPL analyses pointed out that the restriction enzyme Hinfl did the best differentiation of the isolates and was further used for the evaluation of the cross protection tests. Plants inoculated with mild isolates remained protected against the severe isolates and also against the isolate which causes the stripped mosaic. Fails on cross protection occurred when plants infected with the isolate Piracicaba intermediate were challenged with isolates Ribeirão Preto and Assis severe. Together these data indicate that the 10 studied isolates are strains of SCMV that induce different symptoms