DETERMINANTES DE TRANSMISION Y ESPECIACION DE LOS VIRUS DE PLANTAS

Investigador Principal: Jesús Israel Pagán Muñoz - Profesor/a Titular de Universidad
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Personal:


La FAO estima que en los próximos 35 años la producción agrícola global tendrá que aumentar un 60% para alcanzar niveles aceptables de seguridad alimentaria para la población mundial que, en ese momento, alcanzará los nueve billones de personas. Uno de los mayores retos para alcanzar este objetivo es reducir el efecto de las enfermedades infecciosas emergentes en la producción agrícola. En los cultivos, los virus de ARN causan la mayoría de las enfermedades emergentes que afectan negativamente a la producción sostenible de alimentos, ya que reducen el rendimiento y la calidad del cultivo.



Encinares y bosques de ribera de la Península Ibérica

 

Una característica clave de los virus de ARN, que frecuentemente se asocia con la emergencia de enfermedades, es su gran potencial para generar diversidad genética. Esta característica proporciona a los virus de ARN una capacidad excepcional para adaptarse a nuevos ambientes, incluyendo nuevos huéspedes. La adaptación a nuevos genotipos o especies de huéspedes puede dar lugar a la diversificación de las poblaciones virales. Esto a su vez puede conducir a la emergencia de nuevas enfermedades causadas por la aparición de nuevos linajes o especies: esto es, a eventos de especiación. Aunque los procesos de especiación son clave en la emergencia de enfermedades, sus determinantes sólo se conocen parcialmente. Uno de los principales objetivos de la investigación que se realiza en nuestro grupo es caracterizar los determinantes genéticos y ecológicos que dirigen los procesos de especiación de los virus de ARN de plantas en ecosistemas silvestres. Especialmente, estamos interesados en entender como la biodiversidad de un ecosistema afecta a dichos procesos. Para ello, analizamos como los cambios en la biodiversidad y en otros factores ecológicos que caracterizan a los encinares y a los bosques de ribera de la Península Ibérica afectan a la diversidad genética y a la prevalencia de los virus del genero Potyvirus, que son el 25% de todas las especies conocidas de virus de plantas. Estos dos ecosistemas se encuentran frecuentemente adyacentes a zonas de cultivo, por lo que son fuente de importantes patógenos de cultivos como los Potyvirus. Complementamos nuestros estudios moleculares y epidemiológicos con análisis bioinformáticas con el objetivo de construir modelos matemáticos que predigan las condiciones que favorecen la especiación de los Potyvirus en función de las características ecológicas del ecosistema.


Representación esquemática de las rutas por las cuales los virus invaden directa e indirectamente las semillas.

 

Otra característica de los virus de plantas que favorece la emergencia de enfermedades es su gran capacidad para dispersarse rápidamente. Alrededor del 25% de los virus de plantas conocidos se transmiten verticalmente de los parentales a la descendencia a través de las semillas. Este porcentaje es seguramente una infraestima, ya que cada año se describen más virus que se tramiten por semilla. La infección de las semillas proporciona a los virus (i) un medio para subsistir por periodos de tiempo largos cuando no hay huéspedes o vectores disponibles, (ii) un medio de dispersarse a larga distancia, y (iii) representa una fuente importante de inoculo primario. Dado que el 90% de los cultivos se propaga por semilla, la emergencia de enfermedades causadas por virus transmitidos por semilla es un problema importante que limita la producción de los cultivos. Las estrategias actuales para reducir el impacto de los virus transmitidos por semilla se centran principalmente en programas de cuarentena o de detección en stocks de semillas. Si embargo, estas medidas tienen una eficacia limitada. Otro de los interés de nuestro laboratorio es caracterizar los genes del huésped y del virus que controlan la eficacia de transmisión por semilla. Para alcanzar este objetivo, trabajamos con el sistema modelo formado por la planta Arabidopsis thaliana y dos virus que infectan poblaciones naturales de esta planta y se transmiten por semilla: el virus del mosaico del pepino y el virus del mosaico del nabo. Nuestro objetivo es usar este conocimiento con fines biotecnológicos para obtener variedades de plantas resistentes a la transmisión por semilla. Por eso, trabajamos en colaboración con empresas biotecnológicas y de semillas para transferir el conocimiento generado a especies de interés agronómico.


Diferenciación filogenética de aislados del virus de la rabia en función de su huésped de origen   

 

Los intereses de nuestra investigación no se limitan a los virus de plantas. También colaboramos con grupos nacionales e internacionales en el estudio de los factores clínicos y ecológicos que determinan la evolución y emergencia de virus de humanos y animales. Por ejemplo, hemos contribuido a entender los factores clínicos que determinan la evolución del VIH en niños, y hemos identificado los factores ecológicos que afectan a la diversidad genética de las poblaciones del virus de la rabia.


Funding

  1. Ministerio de Economía y Competitividad. BIO2016-79165-R
  2. Marie Curie Actions. Carreer Integration Grant. PCIG11-GA-2012-322100

 


Publicaciones

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Montes, N., Cobos, A., Gil-Valle, M., Caro, E., Pagán, I. 2021. Arabidopsis thaliana Genes Associated with Cucumber mosaic virus Virulence and Their Link to Virus Seed Transmission. Microorganisms 9, 692. DOI: 10.3390/microorganisms9040692

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Cobos, A., Montes, N., López-Herranz, M., Gil-Valle, M., Pagán, I. 2019. Within-host multiplication and speed of colonization as infection traits associated with plant virus vertical transmission. Journal of Virology JVI.01078-19. DOI: 10.1128/JVI.01078-19

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