Development of a species-specific detection method for three Brazilian tomato begomoviruses

Abstract

The begomoviruses (fam. Geminiviridae) have an ssDNA genome, are transmitted by whiteflies, and cause significant losses in tomato fields in Brazil. Nowadays, begomovirus species identification is carried out through the analysis of their complete genome sequence. Due to the high costs and difficulty in applying this technique to large-scale analysis, we aimed to develop a species-specific detection method based on PCR. Three species were targeted for amplification: Tomato severe rugose virus (ToSRV), Tomato rugose mosaic virus (ToRMV) and Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV). Thirteen primer combinations were designed, and four were finally selected and tested against a group of 82 samples, including cloned DNA and viral DNA from infected plants previously identified by direct sequencing of PCR products. Three primer combinations were selected that could distinguish the three species, and confirmed by sequencing of amplified products. These combinations were validated by evaluation of field-collected tomato samples infected by begomovirus and this demonstrated that PCR can be a useful tool to distinguish the viruses and detect mixed infections caused by three begomovirus species.

Os begomovírus (fam. Geminiviridae) possuem um genoma de ssDNA, são transmitidos por mosca-branca, e causam danos importantes em campos de produção de tomate no Brasil. Atualmente, a identificação de espécies de begomovírus é realizada pela análise da seqüência completa do genoma. Devido ao alto custo e dificuldade em se aplicar essa técnica para análises em larga escala, o objetivo desse trabalho foi desenvolver um método de detecção espécie-específico baseado em PCR. Três espécies foram avaliadas para amplificação: Tomato severe rugose virus (ToSRV), Tomato rugose mosaic virus (ToRMV) e Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV). Foram testadas treze combinações de primers, e quatro foram selecionadas e avaliadas em um grupo de 82 amostras, incluindo DNA clonado e DNA viral total extraído de plantas infectadas com begomovírus previamente identificados por seqüenciamento direto de produto de PCR. Três combinações de primers capazes de distinguir as três espécies foram selecionadas, e confirmadas por seqüenciamento dos produtos amplificados. Estas combinações foram validadas com amostras de tomate infectadas por begomovírus em campo, demonstrando que a PCR pode ser uma ferramenta útil para separar as espécies virais e detectar infecções mistas causadas pelas três espécies de begomovírus.