Variability and genetic structure of begomovirus populations in tomatoes and weeds in six localities in southeastern Brazil

A incidência de begomovírus aumentou drasticamente no Brasil desde a década de 1990, após a introdução do biótipo B da mosca-branca Bemisia tabaci. Acredita-se que o inseto vetor transferiu vírus nativos infectando hospedeiros silvestres para o tomateiro. Após um rápido processo evolutivo, novas espécies adaptadas ao novo hospedeiro tornaram-se prevalentes no campo. O objetivo deste trabalho foi determinar a estrutura genética de populações de begomovírus em tomateiro e plantas daninhas em regiões produtoras de tomate no sudeste brasileiro. Amostras foliares de tomateiro e plantas daninhas foram coletadas em seis locais nos estados do Rio de Janeiro e Minas Gerais, de maio de 2005 a maio de 2010. Um total de 126 DNAs-A e 58 DNAs-B foram obtidos por meio de amplificação por círculo rolante, clonados e sequenciados. Dois isolados da espécie tentativa Tomato mottle leaf curl virus (ToMoLCV) foram identificados em plantas de tomateiro coletadas em Jaíba, MG. Este vírus ainda não era reconhecido como uma espécie oficial, pois a sequência completa de seu DNA-A ainda não havia sido determinada. A caracterização molecular dos dois isolados de Jaíba indica que o ToMoLCV é um típico geminivírus bissegmentado do Novo Mundo, com máxima identidade de sequência com outros begomovírus brasileiros. Análise filogenética confirmou o relacionamento do ToMoLCV com begomovírus do Brasil. Em conjunto, esses resultados apoiam a classificação do ToMoLCV como uma espécie do gênero Begomovirus. Além do ToMoLCV, outros oito begomovírus foram identificados nas amostras de tomateiro, e oito nas amostras de plantas daninhas. Quatro vírus foram identificados em tomateiros e plantas daninhas. Todos os vírus identificados já haviam sido previamente descritos e são de ocorrência restrita ao Brasil. Suas propriedades moleculares indicam que todos são begomovírus bissegmentados do Novo Mundo. Dois vírus (SiYLCV e ToCmMV) se agrupam com begomovírus de outros países das Américas em árvores filogenéticas. Análise de recombinação confirmou a natureza altamente recombinante dos begomovírus brasileiros. Vários eventos de recombinação envolvendo vírus de tomateiros tiveram vírus de plantas daninhas identificados como possíveis parentais. As populações virais apresentam subdivisões com base em região geográfica e são altamente variáveis. O BlYSV, um vírus encontrado apenas em plantas daninhas, apresenta uma variabilidade genética muito superior aos vírus de tomateiro (ToCmMV, ToCMoV, ToSRV e ToYVSV).The incidence of begomoviruses has sharply increased in Brazil since the mid 1990 s, after the introduction of the B biotype of the whitefly Bemisia tabaci. It is believed that the insect vector transferred indigenous viruses infecting wild and weed hosts to tomato. After a rapid evolutionary process, novel species adapted to the new host became prevalent in the field. The objective of this work was to determine the genetic structure of begomovirus populations infecting tomatoes and weeds in major tomato growing regions of southeastern Brazil. Tomato and weed samples were collected at six locations in the states of Rio de Janeiro and Minas Gerais, from May 2005 to May 2010. A total of 126 DNA-A and 58 DNA-B full-length begomovirus components were amplified using rolling-cicle amplification, cloned and sequenced. Two isolates of the tentative species Tomato mottle leaf curl virus (ToMoLCV) were associated with tomato plants collected in Jaíba, MG. This virus had not yet been recognized as a distinct species because its DNA-A had not been completely sequenced. The complete DNA-A sequence and molecular characterization of the two isolates from Jaíba indicate that ToMoLCV is a typical New World, bipartite begomovirus with greater sequence identity with begomoviruses from Brazil. Phylogenetic analysis confirmed the relationship of ToMoLCV with New World begomoviruses from Brazil. Together, these results support the classification of ToMoLCV as a new species in the genus begomovirus. Besides ToMoLCV, eight begomoviruses were detected in tomatoes and eight begomoviruses in the weed samples, with four viruses present in both tomatoes and weeds. All of these viruses had been previously described and are restricted to Brazil. Their sequence features indicate that they are typical New World, bipartite begomoviruses. Two viruses (SiYLCV and ToCmMV) cluster with non-Brazilian viruses in phylogenetic trees. Recombination analysis confirmed the mosaiclike nature of Brazilian begomoviruses. Many of the recombination events involving tomato viruses had weed viruses as putative parents. Viral populations were structured with subdivisions based on location, and highly variable, with the weed-infecting BlYSV displaying higher genetic variability compared to the tomato-infecting ToCmMV, ToCMoV, ToSRV and ToYVSV.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio