Molecular and biological characterization of Potyviruses infecting forage legumes of the the species Stylosanthes guianensis

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2017.As pastagens, no sistema produtivo brasileiro, ocupam uma grande e significativa área, com mais de 190 milhões de hectares de pastagens tropicais tanto naturais quanto plantadas e que servem como fonte de alimento para o rebanho brasileiro que possui cerca de 214 milhões de cabeças, sendo esse, o segundo maior rebanho comercial do mundo. Estas pastagens são em grande parte compostas por gramíneas e leguminosas forrageiras e são essenciais para a produção e qualidade da carne e leite bovinos. O uso de Stylosanthes (leguminosa) vem crescendo no Brasil devido seu valor nutricional, além disso, apresenta grande potencial em recuperação de pastagens e áreas degradadas devido à fixação de nitrogênio, tornando-a capaz de crescer em regiões muito arenosas, sendo muito resistente à seca. Porém, problemas como manejo inadequado, ausências de adubações periódicas e problemas bióticos, têm prejudicado áreas que são destinadas à pecuária. Além desses problemas, recentemente, tem-se observado em campos experimentais e naturais da Embrapa, sintomas típicos daqueles causados por agentes de etiologia viral. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo geral estudar a diversidade e caracterizar molecularmente e biologicamente os vírus que estão infectando leguminosas forrageiras da espécie Stylosanthes guianensis no Brasil. Resultados preliminares obtidos via sequenciamento de nova geração (NGS) em duas amostras sintomáticas de Stylosanthes guianensis, oriundas da Embrapa Gado de Corte, detectou a presença de três novos vírus pertencentes à família Potyviridae. Simultaneamente, foi feita a montagem dos contigs e então, desenvolvidas ferramentas de detecção por RT-PCR com primers específicos em que uma região genômica, correspondente a 3’UTR, CP e NIb, foi amplificada e sequenciada pelo método Sanger. A partir do consenso do NGS, foram realizadas análises filogenéticas comparativas de nucleotídeos e também de aminoácidos das proteínas virais com base na poliproteína. Essas análises demonstraram que estes vírus potencialmente representam dois novos gêneros dentro da família e foram tentativamente nomeados como Stylosanthes mosaic associated virus 1 (StyMaV 1), Stylosanthes mosaic associated virus 2 (StyMaV 2) e Stylosanthes mosaic associated virus 3 (StyMaV 3). As próximas etapas do estudo desses patógenos envolverão a produção de clones infecciosos que permitirão uma melhor compreensão da interação entre esses novos membros da família Potyviridae e suas hospedeiras, assim como, possibilitar a busca de resistência genética em plantas forrageiras.Trabalho realizado com apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Embrapa Gado de Corte, Embrapa Cerrados e Universidade de Brasília (UnB).In Brazil forage crops occupie a large and significant area, with more than 190 million hectares of tropical pastures both natural and planted and serving as a food source for the Brazilian cow herds that has about 214 million animals, this is the second largest commercial herd in the world. These pastures are largely composed of grasses and forage legumes and are essential for the production and quality of bovine meat and milk. The use of Stylosanthes (legume) has been increasing in Brazil its nutritional value, in addition, it presents great potential in the recovery of pastures and degraded areas due to the nitrogen fixation, being able to grow in very sandy regions, being very resistant, management problems, absences from accidents and biological problems, have impaired areas that are destined to livestock. Besides the problems, recently, it has observed in experimental and natural fields of Embrapa, typical symptoms caused by agents of viral etiology. In view of the above, the present work had as general objective to study the diversity and to characterize molecularly and biologically the viruses that are infecting forage legumes of the species Stylosanthes guianensis in Brazil. Preliminary results obtained through new generation sequencing (NGS) in two symptomatic samples of Stylosanthes guianensis, from the Embrapa Gado de Corte, detected a new presence of new genes in the Potyviridae family. At the same time, the contacts were assembled and RT-PCR detection tools with specific primers were developed in a genomic region, corresponding to 3’UTR, CP and NIb, amplified and sequenced by the Sanger method. From the consensus of the NGS, comparative phylogenetic analyzes of nucleotides and also of amino acids of the viral proteins based on the polyprotein were made. (StyMaV 1), Stylosanthes mosaic associated virus 2 (StyMaV 2) and Stylosanthes mosaic associated virus 3 (StyMaV 3). The pathogen study stages involve the production of infectious clones that allow a better understanding of the interaction between the new members of the Potyviridae family and their hosts, as well as, make possible a search of genetic resistance in forage plants