Plant viruses in garlic-associated insects

Octavio Gustavo García-Rodríguez¹; Luis Pérez-Moreno¹*; Martha Juana Navarro-León¹; Manuel Darío Salas-Araiza¹; Oscar Alejandro Martínez-Jaime¹; Ma. Fabiola León-Galván²; Héctor Gordon Núñez-Palenius¹

¹ Universidad de Guanajuato, Campus Irapuato-Salamanca, División de Ciencias de la Vida, Departamento de Agronomía. km 9 Carretera Irapuato-Silao, Irapuato, Guanajuato, México. C. P. 36500. Correo-e.: luispm@ugto.mx. (*Autor para correspondencia)

² Universidad de Guanajuato, Campus Irapuato-Salamanca, División de Ciencias de la Vida, Departamento de Alimentos. km 9 Carretera Irapuato-Silao, Irapuato, Guanajuato, México. C. P. 36500.

Recibido: 20 de octubre de 2012. ]]> Aceptado: 28 de junio de 2014.

Resumen

La propagación vegetativa del ajo (Allium sativum) es la principal vía de transmisión de virus para este cultivo. No obstante, no se debe descartar la dispersión por insectos vectores. El objetivo del presente estudio fue detectar, mediante la prueba de ELISA, la presencia de virus en insectos colectados en plantas de ajo. El experimento se llevó a cabo durante el ciclo Otoño-Invierno 2008-2009. La toma de muestras de insectos se realizó en tres fechas después de la siembra. La identificación de las especies de insectos se realizó utilizando un estereomicroscopio Zeiss de 30X y claves taxonómicas. La detección de virus fue mediante la técnica de DAS-ELISA para los potyvirus Virus del rayado amarillo del puerro (Leek yellow spot virus: LYSV) y Virus del enanismo amarillo de la cebolla (Onion yellow dwarf virus: OYDV); los carlavirus Virus latente común del ajo (Garlic common latent virus: GCLV) y Virus latente del chalote (Shallot latent virus: SLV); y el tospovirus Virus del manchado amarillo del iris (Iris yellow spot virus: IYSV). Se identificaron 19 especies de insectos, de los que destacaron Thrips tabaci Lindeman, como positivo en 18 muestras para GCLV y dos muestras para IYSV, y Collops quadrimaculatus, como positivo en una muestra para GCLV.

Palabras clave: Allium sativum, GCLV, OYDV, SLV, IYSV, LYSV.

Abstract

Vegetative propagation of garlic (Allium sativum) is the main route of virus transmission for this crop. However, insect-vector spread should not be ruled out. The aim of this study was to detect, by means of the ELISA test, the presence of five viruses in insects collected in garlic plants. The experiment was conducted during the fall-winter (2008-2009) cycle. Insect samples were taken on three dates: 45, 110 and 140 days after garlic sowing. Insect species identification was performed using a Zeiss (30X) stereomicroscope and the O'Brien and Wilson (1985) and Mound and Kibby (1998) taxonomy keys. The serology test for virus detection was the DAS-ELISA technique. Coat-protein virus antibodies were applied for the potyviruses: Leek yellow spot virus (LYSV) and Onion yellow dwarf virus (OYDV); for the carlaviruses: Garlic common latent virus (GCLV) and Shallot latent virus (SLV); and for the tospovirus: Iris yellow spot virus (IYSV). Of the 19 insect species identified, Thrips tabaci Lindeman tested positive in 18 samples for GCLV and in 2 samples for IYSV, and Collops quadrimaculatus tested positive in one sample for GCLV.

Keywords: Allium sativum, GCLV, OYDV, SLV, IYSV, LYSV.

Por el daño que ocasionan, las enfermedades virales se sitúan entre los agentes nocivos más importantes del ajo (Velázquez-Valle et al., 2010; Pérez-Moreno et al., 2010), ya que pueden reducir de 33 a 50 % el rendimiento y hasta el 30 % el peso de los bulbos, cuando la frecuencia de varios virus es elevada, principalmente la de LYSV, OYDV, GCLV, SLV y IYSV (Pérez-Moreno et al., 2010; Pérez-Moreno et al., 2013). La propagación vegetativa del cultivo permite la continuidad en transmisión y diseminación del agente causal a través del tiempo y espacio, aunado a la falta de medidas preventivas como reducción en la población de vectores y el uso de semilla libre de virus. Sin embargo, la intervención de otros agentes transmisores no se han reportado en México. Entre los agentes potencialmente transmisores de virus se encuentran los insectos, ácaros, nematodos y plantas parásitas (Matthews, 1991).

Entre los vectores asociados a infecciones virales en ajo se encuentra Aceria tulipae Keifer (Acari: Eriophyidae), el cual transmite algunos virus de la familia Rymoviridae (Van Dijk et al., 1991). De igual manera, el áfido Myzus persicae (Sulcer) (Hemiptera: Aphididae) se relaciona con la transmisión de virus de las familias Potyviridae y Allexiviridae (Miyazaki, 1987; Van Dijk et al., 1991). No obstante que algunas especies del orden Thysanoptera, y en particular Frankliniella occidentalis (Pergande) (Thysanoptera: Thripidae), son transmisoras de tospovirus (Ullman et al., 1992; Chatzivassiliou et al., 1999), en ajo no se ha reportado como vector a F. occidentalis. Sin embargo, Thrips tabaci Lindeman transmite el virus del manchado amarillo del iris en cebolla (Gent et al., 2006).

En relación con organismos transmisores, algunas especies de la familia Aphididae (Conci, 1997; Lunello et al., 2007), el ácaro Aceria tulipae (Yamashita et al., 1996), trips (Nagata et al., 1999) y nematodos (Graichen, 1975) son los únicos reportados como transmisores de virus en Alliaceae, y se desconoce la influencia del resto de la población de artrópodos asociados al cultivo, ante lo cual surge la interrogante de qué relación existe entre los insectos presentes durante el ciclo de desarrollo del ajo y la presencia de plantas con síntomas virales. Es de gran importancia conocer cuáles especies de insectos y ácaros, presentes en el cultivo de ajo, son portadoras de virus. Por lo anterior, el objetivo del presente estudio fue detectar la presencia de virus de ajo en muestras de sus insectos-plaga.

MATERIALES Y MÉTODOS

El presente estudio se realizó durante el invierno 20082009, en el Campo Agrícola Experimental de la División de Ciencias de la Vida del Campus Irapuato - Salamanca de la Universidad de Guanajuato, localizado en la Exhacienda "El Copal" ubicado en el km 9 de la carretera Irapuato-Silao, en el municipio de Irapuato, Guanajuato, México; situado geográficamente a 20° 44' 39.2" latitud norte y 101° 19' 39.4" longitud oeste, a una altitud de 1,757 msnm. Se utilizó el Compuesto de Ajo No. 4 del tipo Taiwán. La fecha de siembra fue el 17 de octubre de 2008, y de cosecha, el 16 de abril de 2009.

La recolección de muestras de insectos se realizó de las 10:00 a las 14:00 horas, mediante una bomba D-Vac ECHO PB-210, aspirando sobre las plantas. Los insectos capturados se colocaron en bolsas de plástico transparente de 20 x 30 cm, y se llevaron al laboratorio, en donde se mantuvieron en congelación (-20 °C) hasta su procesamiento. Se muestreó a los 45 (etapa fenológica de ocho hojas), 110 (etapa fenológica de máximo crecimiento vegetativo) y 140 (etapa fenológica de llenado de bulbo) días después de la siembra (dds).

Cada muestra se tomó en cada uno de los seis bloques de 72 surcos de 6.0 m de longitud y 0.76 m de ancho, (6 bloques x 3 fechas de muestreo =18 muestras) (Pérez-Moreno et al., 2010).

Las muestras se limpiaron de impurezas y los insectos se separaron por orden y familia. Para la identificación específica se utilizaron 20 ejemplares de cada uno de los insectos colectados y se usaron las claves dicotómicas propuestas por O'Brien y Wilson (1985), Palmer et al., (1989), y Mound y Kibby (1998).

Se obtuvieron lecturas por duplicado de cada muestra de insectos, y el valor medio de cada par fue el asignado. Como testigos se emplearon dos pozos: un testigo positivo proporcionado por el proveedor (Agdia Inc. 30380 County Road 6, Elkhart, Indiana, 46514, USA) y un testigo negativo, eligiendo para tal efecto a la mosca doméstica (Musca domestica L.), la cual es una especie que no se alimenta de la planta de ajo, lo que asegura la ausencia de los virus de ajo. El valor del testigo negativo se obtuvo con el promedio de los dos valores promedio de lectura de absorbancia del testigo negativo (mosca doméstica), que se obtuvieron para cada virus en las diferentes muestras de insectos analizadas. Como criterio para determinar el límite de detección, se utilizó el doble del valor promedio del testigo negativo para cada uno de los virus estudiados. Todo valor por arriba de este límite de detección se consideró positivo.

RESULTADOS

Se identificaron insectos de los órdenes Thysanoptera, Hemiptera y Coleoptera (Cuadro 1) (O'Brien y Wilson, 1985; Palmer et al., 1989; Mound y Kibby, 1998). Con base en las capturas, se observó claramente que la especie Thrips tabaci superó en número a las especies de los demás órdenes (datos no reportados).

Los resultados de la prueba de ELISA a 38 muestras de insectos, Thrips tabaci, Collops quadrimaculatus, Chlorotettix spp., Empoasca spp., Oliarus spp., Diabrotica balteata, Diabrotica undecimpunctata, Epitrix spp., Lygus spp. y Macrosiphum euphorbiae, indicaron diversos valores de absorbancia para cada uno de los cinco virus evaluados.

Los valores de absorbancia que exhibieron la totalidad de las 38 muestras de insectos analizados mostraron un rango de valores amplios. Sin embargo, ninguno superó los límites de detección de 0.342, 0.264, y 0.178, por lo cual se consideró que los insectos analizados fueron negativos para el Virus del rayado amarillo del puerro (LYSV), Virus del enanismo amarillo de la cebolla (OYDV), y Virus latente del chalote (SLV).

Los valores de absorbancia para el Virus del manchado amarillo del iris (IYSV) se muestran en el Cuadro 2, en donde se aprecian valores superiores al límite de detección en las muestras # 10 (T. tabaci, en la segunda fecha de muestreo, en el cuarto bloque) y # 11 (T. tabaci, en la segunda fecha de muestreo, en el quinto bloque), cuyas lecturas de absorbancia fueron de 0.663 y 0.682, respectivamente, por lo cual se consideró que los insectos de las muestras # 10 y # 11 fueron positivos al IYSV. El resto de las especies de insectos resultó con valores inferiores al límite de detección, por lo cual se consideró que fueron negativos al IYSV. Estos resultados concuerdan con los obtenidos con Miller et al. (2006), quienes encontraron que Thrips tabaci transmite eficientemente IYSV en cebolla. De la misma forma, Nagata et al. (1999) encontraron que Thrips tabaci fue el único en transmitir IYSV de una planta infectada a una planta sana.

Los valores de absorbancia para el Virus latente común del ajo (GCLV) se muestran en el Cuadro 3, y se aprecian valores superiores al límite de detección desde la muestra 1 a la 6 (T. tabaci, en la primera fecha de muestreo, del primero al sexto bloque), de la muestra 7 a la 12 (T. tabaci, en la segunda fecha de muestreo, del primero al sexto bloque), de la muestra 13 a la 18 (T. tabaci, en la tercera fecha de muestreo, del primero al sexto bloque), y en la muestra 32 (Collops quadrimaculatus), cuyas lecturas de absorbancia superaron el límite de detección, el cual fue de 0.382. Por ello se consideró que los insectos de las muestras uno a la 18 y la 32 fueron positivas al GCLV, por lo que se consideraron portadores del referido virus. El resto de las especies analizadas resultó con valores inferiores al límite de detección, por lo cual se consideró que los insectos analizados fueron negativos al GCLV. Es importante señalar que a la fecha no existen reportes que establezcan a T. tabaci como vector del virus GCLV. Estos resultados difieren de los resultados de diversas investigaciones que establecen a Thrips tabaci como vector de los tospovirus TSWV e IYSV (Ullman et al., 1992; Wijkamp et al., 1995; Hogenhout et al., 2008).

La mayoría de las investigaciones realizadas a la fecha en el patosistema virus-ajo abordan la detección e identificación de los principales virus asociados a la enfermedad. Sin embargo, la identificación de los mecanismos de propagación es limitada, y lo que se conoce se atribuye principalmente al sistema de propagación vegetativa (Barg et al., 1994; Cafrune et al., 2006).

El proceso de transmisión de virus en las plantas mediante vectores implica la participación de diferentes factores entre los que se encuentran: a) la etapa fenológica del cultivo, b) estrato foliar de la planta, c) etapa de desarrollo del vector, d) presencia de glicoproteínas o "helper" en las piezas bucales que facilitan la adquisición del virus, entre otras (Ullman et al., 1992; Dovas et al., 2002; Andret-Link y Fuchs, 2005; Pérez et al., 2007). Sin embargo, aun cuando en este estudio los muestreos se realizaron sólo en las etapas fenológicas de las plantas de ocho hojas (45dds), máximo crecimiento vegetativo (110dds) y llenado de bulbo (140dds), y Thrips tabaci fue positivo al GCLV en los tres muestreos, es importante considerar que el estudio de insectos vectores implica un amplio conocimiento de la taxonomía, la biología, y la ecología, además del control de los factores participantes en el proceso de infección.

Entre los virus que resultaron positivos en algunas de las muestras de insectos analizados se encuentra el IYSV, el cual fue detectado en dos muestras de T. tabaci que corresponden a la segunda fecha de muestreo, y es en esta fecha en donde se registran los valores de absorbancia más elevados, lo que indica una mayor presencia del Virus de la mancha amarilla del iris (IYSV) en el cultivo de ajo (Pérez-Moreno et al., 2010). Este resultado concuerda con lo obtenido por Miller et al. (2006), quienes encontraron que T. tabaci transmite IYSV en cebolla. Similarmente, Nagata et al. (1999) encontraron que T. tabaci fue el único en transmitir IYSV de una planta infectada a una planta sana, por lo que, considerando el resultado del análisis de T. tabaci, existe la posibilidad de que este insecto sea vector del IYSV en ajo en el estado de Guanajuato.

Para el caso del Virus latente común del ajo (GCLV), el comportamiento fue diferente, ya que el total de las muestras de T. tabaci resultaron positivas con valores superiores al límite de detección. Es importante señalar que a la fecha no existen reportes que establezcan a T. tabaci como vector del virus GCLV, por lo que los resultados del presente estudio difieren de los que establecen a T. tabaci como vector de los Tospovirus TSWV e IYSV (Ullman et al., 1992; Wijkamp et al., 1995; Hogenhout et al., 2008). Sin embargo, los resultados de la prueba ELISA y la detección positiva de todas las muestras de T. tabaci sugieren la existencia de una condición que favorece la adquisición del GCLV por esta especie, lo que abre un escenario de estudio interesante, ya que éste es el primer estudio que reporta la presencia de este virus en T. tabaci. Estos resultados podrán verificarse en investigaciones subsecuentes, utilizando métodos de detección más sensibles de biología molecular, tales como RT-PCR (Majumder y Baranwal, 2009).

CONCLUSIÓN

Se detectaron los virus IYSV y GCLV en Thrips tabaci y GCLV en Collops quadrimacullatus.

AGRADECIMIENTOS

LITERATURA CITADA

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