Persistent infections of the Spodoptera exigua multiple nucleopolyhedrovirus (SeMNPV, Baculoviridae) in natural and laboratory host populations

Abstract

El nucleopoliedrovirus múltiple de Spodoptera exigua (SeMNPV) persiste en las poblaciones naturales de S. exigua como una mezcla heterogénea de genotipos y con frecuencia causa epizootias en los invernaderos de Almería. El SeMNPV ha sido desarrollado recientemente como un bioinsecticida comercial del cual se hacen aplicaciones, mediante sueltas inundativas, para el control rutinario de esta plaga. El objetivo general de esta tesis doctoral ha sido estudiar la ecología molecular del SeMNPV en las condiciones naturales de los invernaderos de Almería, en un esfuerzo por asegurar que este nucleopoliedrovirus (NPV) pueda ser utilizado como agente de control efectivo y sostenible. Esto ha implicado la mejora de nuestro conocimiento sobre la persistencia y la transmisión del SeMNPV en este hábitat, así como determinar la importancia funcional de los diferentes genotipos en la población del virus con la finalidad de evaluar nuevas estrategias que pueden ser empleadas como alternativa, o complemento, de las aplicaciones inundativas de los OBs. En general, se encontró que el 16% de los adultos de S. exigua capturados en los invernaderos de Almería y el 20% de los procedentes de una población de laboratorio (originaria de Oxford, UK) eran portadores de una infección persistente producida por el SeMNPV. Un total del 20% de los descendientes de las hembras de S. exigua murieron debido a una infección patente por NPV. El análisis con enzimas de restricción permitió identificar a dos genotipos (VT-SeAl1 y VT-SeAl2) como responsables de la mortalidad larvaria en la población de campo y a otros cuatro genotipos (VT-SeOx1, VT-SeOx4, VT-SeOx5 y VT-SeOx6) como los agentes causantes de la mortalidad en la población de laboratorio.

Todos estos genotipos fueron asociados con la transmision vertical (VT) de las infecciones en ambas poblaciones. En general, los genotipos VT (VT-SeAl1, VT-SeAl2 and VT-SeOx4) revelaron una mayor capacidad para producir una infección persistente en una población de S. exigua libre de virus en comparación con otros genotipos asociados con la transmisión horizontal (HT) de las infecciones (HT-SeG24, HT-SeG25 y HT-SeG26). Sin embargo, los genotipos HT fueron más patogénicos (valor de la CL50) que los genotipos VT y también presentaron características más homogéneas en términos de virulencia (velocidad para matar) y productividad (OBs/larva). Un análisis genómico comparativo en el que se incluyeron los tres genotipos VT (VT-SeAl1, VT-SeAl2 y VT-SeOx4) y los cuatro genotipos HT (HT-SeG24, HT-SeG25, HT-SeG26 y HT-SeSP2A) permitió identificar nueve genes que presentaron mutaciones significativas relacionadas con ciertos fenotipos: (i) los dos genomas con la más alta patogenicidad comparten la misma mutación en se129= p26, (ii) los cuatro genomas con una productividad intermedia en OBs/larva presentaron la misma mutación en se4= hoar, (iii) el genotipo más lento matando presentó una mutación en se76= cg30, (iv) el genotipo con mayor velocidad de acción presentó una mutación en se28, (v) los tres genotipos VT presentaron las mismas mutaciones en tres genes (se5, se96 y se99) que difirieron de las secuencia homólogas en los genotipos HT, (vi) dos genes (se2 y se57) presentaron mutaciones idénticas en los tres genotipos VT. La prevalencia de infecciones subletales de S. exigua estuvo asociada con un incremento de la dosis de OBs inoculada. Los adultos que adquirieron la infección subletal la transmitieron a sus descendientes durante al menos cinco generaciones sucesivas. Las poblaciones en las cuales se había establecido una infección subletal, como consecuencia de su tratamiento en el estado de larva, mostraron cambios significativos en algunas características biológicas en comparación con una población sana con la misma base genética. De igual modo, las larvas de la población con infección persistente fueron más susceptibles a una infección subsecuente por los OBs del homólogo (SeMNPV) que la población libre de virus. Finalmente, se discute la aplicación potencial de las infecciones persistentes en poblaciones naturales de S. exigua, así como el papel de la transmisión vertical y la mermada capacidad reproductiva de los adultos, con el objetivo de identificar nuevas estrategias para el control sostenible de esta plaga.