A Natural Recombinant between the Geminiviruses Tomato yellow leaf curl Sardinia

virus andTomato yellow leaf curl virus Exhibits a Novel

Pathogenic Phenotype and Is BecomingPrevalent in Spanish Populations

Francisco Monci, Sonia Sanchez-Campos, Jesus Navas-Castillo, and Enrique Moriones

Estacion Experimental “La Mayora”, Consejo Superior de Investigaciones Cientıficas, 29750 Algarrobo-Costa, Maaga, Spain

Virology ; Received March 28, 2002; accepted June 25, 2002

Geminivirus

Virus émergents de plantes dicotylédones Transmis par les insectes

GimiviniridaeMastrevirusCurtovirusBegomovirus

Capside jumelée icosaédrique Génome

ADN circulaire simple brinMonopartite ou dipartite

Begomovirus : TYLCSV & TYLCV

Structure du génome : ADN monopartite 2,8 kb 6 ORF Région interingénique

○ 300 nt○ Boucle : stem-loop ○ Séquence de neuf nucléotides 5’-TAATATTAC-3’ : origine de

réplication Rep○ Réplication : modèle du cercle roulant

Variations du génome : Mutation Réassortiment Recombinaison

Begomovirus : TYLCSV & TYLCV

Transmission : Bemisia tabaci Insecte nuisible = mouche blanche Hémiptère, Aleyrodidae Acquisition des virus lors repas Présence dans les glandes

salivaires

Pathologies TYLCD TYLCSV et TYLCV BLCD TYLCV

○ Malformations foliaires○ Feuilles enroulées○ Jaunissement

Epidémies de TYLCD en Espagne

Epidémie sur cultures de tomates1992 TYLCSV-ES1997 TYLCV-Mld associé à TYLCSV 1999 ES421/99 : recombinant Monci et Al. 2001

Caractérisation de ES421/99Détermination du génome Transmission par B. tabaciPathogénicité :

○ Hôtes infectés○ Expansion

L’apparition de nouvelles caractéristiques permettent-elles : un avantage sélectif ? d’augmenter la fréquence du virus dans la population ?

Isolat ES421/99 est un recombinant entre TYLCD & TYLCSV

Prélèvement de plants de haricots présentant un syndrome BLCD

Extraction du génome viral Digestion par BamH1 Southern Blot avec sondes spécifiques

de TYLCSV ADN 2,8 kb Clonage dans un site BamHI de

pBluescript Séquençage avec primers internes et

universels pUC/M13

Isolat ES421/99 est un recombinant entre TYLCD & TYLCSV

Comparaison de séquence ES421/99 : Wisconsin GCG TYLCSV TYLCV

Organisation du génome similaire aux Begomovirus

ES421/99 résulte de la recombinaison entre génomes de TYLCSV & TYLCV

• IR

• 3’ de Ren ORF

Conservation de Rep et motifs de IR : le virus peut se multiplier

Isolat ES421/99 est un recombinant entre TYLCD & TYLCSV

Infection à ES421/99

Agroinoculation :Transformation

d’Agrobacter tumefaciens LBA 404 avec p1.4ES421/99

Agroninoculation à 4 plants de haricots

Observation des symptômes

Infection de 4/4 plants de haricots : le virus

recombinant est infectieux

ES421/99 a un plus grand nombre d’hôtes

Agroinoculation de ES421/99, TYLCSV et TYLCV à un panel de plantes

2 expériences répétées de 5 plantes / virus

Analyse après 30j :Symptômes Pétioles :

○ Hybridation ○ PCR

ES421/99 induit :

• Une infection systémique

• Des symptômes plus légers

Transmission du recombinant par B. tabaci

Agroinoculation des virus à des plants de tomate ou de haricot 3S

Exposition à B. tabaci adultes biotype Q pendant 24h : AAP

Exposition des jeunes plants trifoliés sains de tomate pendant 48h à B. tabaci vecteurs : IAP

Chambre de culture Analyse à J30 des pétioles

par hybridation/tissue-blot

Contrôle à partir de plants sains

Transmission par B. tabaci différente entre TYLCV et TYLCSV

ES421/99 est aussi efficacement transmis par B. tabaci biotype Q

Expansion dans la nature

Etude de la fréquence d’apparition de ES421/99-like dans des champs de tomate et de haricots dans le sud-est de l’EspagneMalagaMurciaAlmeriaGranada

Hybridation/PCR

Expansion dans la nature

Almeria : augmentation de la prévalence du recombinant :

• Aucun recombinant en 1998

• 96,5% des échantillons infectés en 1999

Malaga :

• Pas de variants ES421/99-like observé

Expansion dans la nature

Almeria :

• Prédominance TYLCV

• Nombre significatif d’échantillon collecté avec ES421/99 en 2000

• ES421/99 déjà présent dans 4 plants co-infectés TYLCSV et TYLCV en 1998

Malaga, Granada et Murcia :

• Rares cas de recombinants bien que présence TYLCSV et/ou TYLCV

Nouveaux virus variants

Mutations au niveau des amorces de PCR

Expansion dans la nature

Faible fréquence ES421/99-like chez les plantes symptomatiques 8,3 % par rapport aux asymptomatiques 26,7% et au total 16,7%

Sous estimation dans les études précédentes

Apparition de nouveaux variants viraux

Discussion

Apparition rapide des recombinants dans les infections mixtes

Bien que les deux virus parents soient présents à Malaga, Grenade et Murcia 2 échantillons avec recombinaison à Malaga

Des facteurs écologiques doivent contribuer :Établissement de la recombinaisonExpansion

D’autres types de recombinaisons sont possibles La population de Begomovirus est très

dynamique

Discussion

ES421/99 est un recombinant de TYLCV et TYLCSV

Bien adapté a une transmission par B. tabaci Plus grand nombre de sujets réceptifs :

Atteinte d’hôtes plus large que les parents Expansion des cultures infectées dans l’Almeria

La caractérisation de ES421/99 montre un avantage sélectif de ce recombinant par rapport à ses deux progéniteurs

Conséquences épidémiologiques importantes

Discussion

ES421/99 induit des symptômes plus légers chez la tomate

Transmission par B. tabaci diminué chez les plantes sévèrement atteintes

Expansion facilitée : augmentation du réservoir du virus

Infections répétées des tomates Ty-1 plus efficace que pour TYLCSV et TYLCV

Avantages sélectifs problèmes épidémiologiques importants pour les cultures