Genetic diversity, incidence and occurence of Papaya ringspot virus in Puerto Rico: Influencing disease management and control strategies

Abstract

Papaya ringspot virus (PRSV) is the most serious and destructive virus that affects papaya worldwide curtailing its production. PRSV has significant negative effects on the plant’s development, fruit set, fruit morphology and sugar content. In an effort to influence a control strategy of PRSV in Puerto Rico, this study assessed the genetic diversity of Puerto Rican isolates using the Coat Protein gene (cp). Phylogenetic analysis of the cp was performed in order to study the relationship of the island’s PRSV isolates (PR-PRSV) with each other and with other isolates from the rest of the world. Sequence comparisons were performed in order to estimate the diversity and gene homology between PR-PRSV and other isolates. The conservation of important amino acid motifs was also assessed. The PR-PRSV population is genetically diverse (4.2% nucleotide, 5.4% amino acid) and is highly homologous with isolates from United States (USA) and Australia (AUS). Isolates from the South region form two separate subgroups from the rest of the island in the phylogenetic tree and the population is suggested to have a similar origin than isolates from USA and AUS. The Coat Protein amino acid sequence showed a conserved aphid transmission motif and a variable amino terminal region. In addition to the diversity of PRSV, the pathogen’s incidence was assessed, as well as the occurrence with a Generalized Linear Model. The virus was found to be highly incident and to occur at low elevations (0-200m). Results of the study of the epidemiology, evolution and relationship with other isolates influence the implementation of a disease management program and control strategies of PRSV, such as a transgenic PRSV-resistant papaya, in Puerto Rico.

Papaya ringspot virus, o el virus de la mancha anillada de papaya (PRSV, por sus siglas en inglés), es el virus más destructivo que afecta la papaya, representando la amenaza más grande a la producción de la misma en Puerto Rico y en el mundo. PRSV afecta negativamente el desarrollo de la planta y la producción, morfología y contenido de azúcares de la fruta. En un esfuerzo para implementar una estrategia efectiva para controlar el virus, se estudió la diversidad genética de aislados del virus utilizando el gen que codifica para la proteína del cápsido (CP). Se realizaron análisis filogéticos para estudiar las relaciones evolutivas entre la población de los aislados de PRSV de Puerto Rico (PR-PRSV) con los de otros países. De igual forma se estimó la diversidad genética de PR-PRSV y el porciento de homología con otros aislados del mundo. También se estudió la conservación de motivos en la secuencia de amino ácidos. La población de PRSV en Puerto Rico es genéticamente diversa (4.2% en nucleótidos; 5.4% en amino ácidos) y es altamente homóloga con aislados de Estados Unidos (EEUU) y Australia (AUS). Aislados de la región del Sur formaron dos subgrupos separados del resto de la isla en el árbol filogenético y la población tiene un origen similar al de aislados de EEUU y AUS. En la secuencia de amino ácidos del CP, se encontró conservación en el motivo relacionado a la transmisión por áfidos. Además de la diversidad genética, se investigó la incidencia del virus. También se estudió dónde occurre PRSV en la isla utilizando un Modelo Lineal Generalizado. El virus es altamente incidente y ocurre mayormente a bajas elevaciones (0-200m). Los resultados del estudio de la evolución, relación a otros aislados y epidemiología del virus influencian la implementación de un programa de manejo de enfermedades y estrategias para controlarlo, como el uso de una papaya transgénica resistente a PRSV, en Puerto Rico.