Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự đa dạng phân tử của virus đốm vòng trên đu đủ tại Ấn Độ: tái tổ hợp di truyền và đột biến giữa các chủng từ các vật chủ và vị trí địa lý-khí hậu khác nhau là những yếu tố ảnh hưởng đến sự tiến hóa của virus
Tóm tắt
Giữa 10 protein mã hóa bởi virus đốm vòng trên đu đủ (PRSV), chỉ có protein vỏ (CP) đã được nghiên cứu sâu rộng chủ yếu từ các dòng virus có nguồn gốc từ đu đủ, tức là PRSV-P. Trong nghiên cứu này, ngoài CP, các vùng mã hóa cho proteinase thành phần hỗ trợ (HC-pro) và protein bao gồm nhân-a (NIa-pro) từ 19 dòng PRSV-P và -W có nguồn gốc từ các vị trí địa lý-khí hậu và vật chủ khác nhau đã được phân tích. Không giống như CP, cả HC-pro và NIa-pro đều không cho thấy sự biến đổi về chiều dài. Chuỗi HC-pro và NIa-pro cho thấy sự đa dạng axit amin (daa) dưới 10% trên toàn cầu, trong khi CP được tìm thấy có tính biến đổi cao (lên tới 20% daa). Sự biến đổi cao nhất trong chuỗi CP được ghi nhận giữa các dòng PRSV-P có nguồn gốc từ các loại quả thuộc họ bí ở Ấn Độ, đặc biệt là từ khí hậu bán khô nóng, điều này được cho là do có một số lượng lớn axit amin được chèn/thay thế. Tuy nhiên, các dòng PRSV-P có nguồn gốc từ đu đủ ở khí hậu đại dương thì ít biến đổi hơn (lên tới 5% daa). Trong NIa-pro, bên cạnh việc đã biết đến sự chuyển đổi axit amin Lys/Asp27 theo kiểu đặc trưng cho vật chủ/nhóm chủng, sự chuyển đổi từ Lys27 → Arg27 và Asp27 → Glu27 cũng được phát hiện giữa các kiểu P và W. Thêm vào đó, một sự chuyển đổi mới từ Ser/Met134 → Thr134 giữa hai nhóm P và W lần lượt cũng được xác định. Phylogeny của các dòng PRSV chủ yếu dựa trên vị trí địa lý-khí hậu và vật chủ. Thông qua phân tích phát hiện tái tổ hợp, ba dòng tái tổ hợp đã được phát hiện dựa trên cả chuỗi NIa-pro và CP, chúng có dòng PRSV có nguồn gốc từ họ bí (có thể là -P hoặc -W) như một trong những tổ tiên (hoặc chính hoặc phụ). Các mẫu mã hóa codon giữa ba chuỗi protein thể hiện rằng gen CP chịu áp lực chọn lọc tối đa (với sáu địa điểm) tiếp theo là gen NIa-pro (với một vị trí). Cuộc điều tra này cho thấy rằng tái tổ hợp di truyền giữa các chủng có nguồn gốc từ các vật chủ và vị trí địa lý-khí hậu khác nhau cũng như các đột biến là những cơ chế quan trọng đóng vai trò trong việc tạo ra các quần thể đa dạng của PRSV.
Từ khóa
#Papaya ringspot virus #genetic recombination #molecular diversity #protein sequences #host specificity #phylogenetic analysis #amino acid variationsTài liệu tham khảo
Abubakar Z, Ali F, Pinel A, Traore O, N’Guessan P, Notteghem JL, Kimmins F, Konate G, Fargette D (2003) Phylogeography of Rice yellow mottle virus in Africa. J Gen Virol 84:733–743
Ali A (2017) First Complete Genome Sequence of -W Isolated from a Gourd in the United States. Genome Announc 5(2): e01434–16
Ardito F, Giuliani M, Perrone D, Troiano G, Lo Muzio L (2017) The crucial role of protein phosphorylation in cell signaling and its use as targeted therapy. Int J Mol Med 40(2):271–280
Attasart P, Kertbundit S, Panyim S, Juricek M (2002) Nucleotide sequence of a Thai isolate of Papaya ringspot virus type W. Acta Virol 46(4):241–246
Bateson MF, Henderson J, Chaleeprom W, Gibbs AJ, Dale JL (1994) Papaya ringspot potyvirus: isolate variability and the origin of PRSV type P (Australia). J Gen Virol 75:3547–3553
Bateson MF, Lines RE, Revill P, Chaleeprom W, Ha CV, Gibbs AJ, Dale JL (2002) On the evolution and molecular epidemiology of the potyvirus Papaya ringspot virus. J Gen Virol 83:2575–2585
Bellard C, Bertelsmeier C, Leadley P, Thuiller W, Courchamp F (2012) Impacts of climate change on the future of biodiversity. Ecol Lett 15(4):365–377
Bharghava KS, Khurana SMP (1969) Papaya mosaic control by oil sprays. Phytopath Z 64(4):338–343
Cabrera O, Roossinck MJ, Scholthof KBG (2000) Genetic diversity of Panicum mosaic virus satellite RNAs in St. Augustine grass. Phytopathology 90(9):977–980
Castillo XAO, Fermin G, Tabima J, Rojas Y, Tennant PF, Fuchs M, Sierra R, Bernal AJ, Restrepo S (2011) Phylogeography and molecular epidemiology of Papaya ringspot virus. Virus Res 159(2):132–140
Chen KC, Chiang CH, Raja JA, Liu FL, Tai CH, Yeh SD (2008) A single amino acid of NIa-pro of Papaya ringspot virus determines host specificity for infection of papaya. Mol Plant Mic Interact 21(8):1046–1057
Clark MF, Bar-Joseph M (1984) Enzyme immunosorbent assays in plant virology. In: Karl M, Hilary K (eds) Methods in Virol. Elsevier Academic Press, Amsterdam, pp 51–85
Delport W, Poon AF, Frost SD, Kosakovsky Pond SL (2010) Datamonkey 2010: a suite of phylogenetic analysis tools for evolutionary biology. Bioinformatics 26(19):2455–2457
Fargette D, Pinel A, Abubakar Z, Traoré O, Brugidou C, Fatogoma S, Hébrard E, Choisy M, Séré Y, Fauquet C, Konaté G (2004) Inferring the evolutionary history of Rice yellow mottle virus from genomic, phylogenetic, and phylogeographic studies. J Virol 78:3252–3261
Fermin GA, Castro LT, Tennant PF (2010) CP-transgenic and non-transgenic approaches for the control of papaya ringspot: current situation and challenges. Transgenic Plant J 4(S1):1–15
Flores Revilla C, Garcia E, Nieto Angel D, Teliz Orti D, Villanueva Jimenez JA (1995) Integrated management of papaya in Mexico. Acta Horti 370:151–158
Galvez LC, Banerjee J, Pinar H, Mitra A (2014) Engineered plant virus resistance. Plant Sci 228:11–25
García-Arenal F, Fraile A, Malpica JM (2001) Variability and genetic structure of plant virus populations. Annu Rev Phytopathol 39:157–186
Garrett KA, Hulbert SH, Leach JE, Travers SE (2006) Ecological genomics and epidemiology. In: Savary S, Cooke BM (eds) Plant disease epidemiology: facing challenges of the 21st Century. Springer, Netherlands, pp. 35–51
Gilbert GS (2002) Evolutionary ecology of plant diseases in natural ecosystems. Ann Rev Phytopathol 40:13–43
Gonsalves D (1998) Control of Papaya ringspot virus in papaya: a case study. Ann Rev Phytopathol 36:415–437
Grieco F, Lanave C, Gallitelli D (1997) Evolutionary dynamics of Cucumber mosaic virus satellite RNA during natural epidemics in Italy. Virology 229:166–174
Hall TA (1999) BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nuc Acids Symp Ser 41:95–98
Inoue-Nagata AK, Franco CM, Martin DP, Rezende JAM, Ferreira GB, Dutra LS, Nagata T (2007) Genome analysis of a severe and a mild isolate of Papaya ringspot virus-type W found in Brazil. Virus Genes 35(1):881–882
Jain RK, Sharma J, Varma A (2004) Present status of Papaya ringspot virus population profile in India. Ann Rev Plant Pathol 3:1–5
King AMQ, Lefkowitz EJ, Mushegian AR, Adams MJ, Dutilh BE, Gorbalenya AE, Harrach B, Harrison RL, Junglen S, Knowles NJ, Kropinski AM, Krupovic M, Kuhn JH, Nibert ML, Rubino L, Sabanadzovic S, Sanfaçon H, Siddell SG, Simmonds P, Varsani A, Zerbini FM, Davison AJ (2018) Changes to taxonomy and the International Code of Virus Classification and Nomenclature ratified by the International Committee on Taxonomy of Viruses (2018). Arch Virol 163:2601–2631. https://doi.org/10.1007/s00705-018-3847-1
Kottek MJ, Grieser C, Beck B, Rudolf Rubel F (2006) World Map of Köppen-Geiger climate classification updated. Meteorol Z 15(3):259–263
Kunkalikar S, Marathe R, Char BR, Zehr U, Anandalakshmi R (2015) Transgenic approaches for virus resistance in plants. In: Reddy DVR, Kumar PA, Kumar PL, Loebenstein G, Rao CK (eds) Genetically engineered crops in developing countries. Stadium Press LLC, Houston, pp 271–307
Legg JP, Fauquet CM (2004) Cassava mosaic geminiviruses in Africa. Plant Mol Biol 56(4):585–599
Lu YW, Shen WT, Zhou P, Tang QJ, Niu YM, Peng M, Xiong Z (2008) Complete genomic sequence of a Papaya ringspot virus isolate from Hainan Island. China. Arch Virol 153(5):991–993
Mangrauthia SK, Parameswari B, Praveen S, Jain RK (2009) Comparative genomics of Papaya ringspot virus pathotypes P and W from India. Arch Virol 154(4):727–730
Martin DP, Murrell B, Golden M, Khoosal A, Muhire B (2015) RDP4: detection and analysis of recombination patterns in virus genomes. Virus Evol 1(1):vev003
Mishra R, Patil S, Patil A, Patil BL (2019) Sequence diversity studies of Papaya ringspot virus isolates in South India reveal higher variability and recombination in the 5′-terminal gene sequences. Virus Disease. 1:1–8
Monci F, Sánchez-Campos S, Navas-Castillo J, Moriones E (2002) A natural recombinant between the geminiviruses Tomato yellow leaf curl Sardinia virus and Tomato yellow leaf curl virus exhibits a novel pathogenic phenotype and is becoming prevalent in Spanish populations. Virology 303(2):317–326
Noa-Carrazana JC, González-de-León D, Ruiz-Castro BS, Piñero D, Silva-Rosales L (2006) Distribution of Papaya ringspot virus and Papaya mosaic virus in papaya plants (Carica papaya) in Mexico. Plant Dis 90(8):1004–1011
Ohshima K, Yamaguchi Y, Hirota R, Hamamoto T, Tomimura K, Tan ZY, Sano T, Azuhata F, Walsh JA, Fletcher J, Chen JS, Gera A, Gibbs AJ (2002) Molecular evolution of Turnip mosaic virus: evidence of host adaptation, genetic recombination and geographical spread. J Gen Virol 83(Pt 6):1511–1521
Ortiz-Rojas LY, Chaves-Bedoya G (2017) Molecular characterization of two Papaya ringspot virus isolates that cause devastating symptoms in Norte de Santander, Colombia. Eur J Plant Pathol 148(4):883–894
Padidam M, Sawyer S, Fauquet CM (1999) Possible emergence of new geminiviruses by frequent recombination. Virology 265(2):218–225
Parameswari B, Mangrauthia SK, Praveen S, Jain RK (2007) Complete genome sequence of an isolate of Papaya ringspot virus from India. Arch Virol 152(4):843–845
Petty ITD, Carter SC, Morra MR, Jeffrey JL, Olivey HE (2000) Bipartite geminivirus host adaptation determined cooperatively by coding and noncoding sequences of the genome. Virology 277(2):429–438
Rezende JAM, Pacheco DA (1998) Control of Papaya ringspot virus type-W in zucchini squash by cross-protection in Brazil. Plant Dis 82(2):171–175
Romay G, Lecoq H, Desbiez C (2014) Zucchini tigré mosaic virus is a distinct potyvirus in the papaya ringspot virus cluster: molecular and biological insights. Arch Virol 159(2):277–289
Sacristán S, Fraile A, Malpica JM, García-Arenal F (2005) An analysis of host adaptation and its relationship with virulence in Cucumber mosaic virus. Phytopathology 95(7):827–833
Scheffers BR, De Meester L, Bridge TC, Hoffmann AA, Pandolfi JM, Corlett RT, Butchart SH, Pearce-Kelly P, Kovacs KM, Dudgeon D, Pacifici M (2016) The broad footprint of climate change from genes to biomes to people. Science 354(3613):7671
Silva-Rosales L, Becerra-Leor N, Ruiz-Castro S, Teliz-Ortiz D, Noa-Carrazana JC (2000) Coat protein sequence comparisons of three Mexican isolates of Papaya Ringspot Virus with other geographical isolates reveal a close relationship to American an Australian isolates. Arch Virol 145(4):835–843
Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S (2011) MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood evolutionary distance and maximum parsimony methods. Mol Biol Evol 28(10):2731–2739
Tomitaka Y, Ohshima K (2006) A phylogeographical study of the Turnip mosaic virus population in East Asia reveals an ‘emergent’ lineage in Japan. Mol Ecol 15(14):4437–4457
Tripathi S, Suzuki JY, Ferreira S, Gonsalves D (2008) Papaya ringspot virus-P: characteristics, pathogenicity, sequence variability and control. Mol Plant Pathol. 9(3):269–280
Varma A (1988) The economic impact of filamentous plant virus—the Indian subcontinent. In: Milne RG (ed) The plant viruses. Plenum Press, New York, pp 371–376
Venkataravanappa V, Reddy CL, Swaranalatha P, Jalali S, Briddon RW, Reddy MK (2011) Diversity and phylogeography of begomovirus-associated beta satellites of okra in India. Virol J 21(8):555
Wang CH, Yeh SD (1997) Divergence and conservation of the genomic RNAs of Taiwan and Hawaii strains of papaya ringspot potyvirus. Arch Virol 142:271–285
Yeh SD, Gonslaves D, Wang HL, Namba R, Chiu RJ (1988) Control of Papaya Ringspot Virus by cross protection. Plant Dis 72(5):375–380
Zhou G, Wang Y (2000) Global change and climate-vegetation classification. Chin Sci Bull 45(7):577–585