Analysis of the Tomato Aspermy Virus Complete Genomes Suggests Reassortment in Russian Isolates from Chrysanthemum

А. А. Sheveleva; Шевелева А. А.; G. S. Krasnov; Краснов Г. С.; А. V. Kudravtseva; Кудрявцева А. В.; А. V. Snezhkina; Снежкина А. В.; E. V. Bulavkina; Булавкина Е. В.; S. N. Chirkov; Чирков С. Н.

doi:10.31857/S0026898423050166

Анализ полных геномов вируса аспермии томата указывает на реассортацию в российских изолятах вируса из хризантемы

Авторы: Шевелева А.А.¹, Краснов Г.С.², Кудрявцева А.В.², Снежкина А.В.², Булавкина Е.В.², Чирков С.Н.¹^,3
Учреждения:
1. Биологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
2. Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук
3. Курчатовский геномный центр – Никитский ботанический сад – Национальный научный центр Российской академии наук
Выпуск: Том 57, № 5 (2023)
Страницы: 797-806
Раздел: ГЕНОМИКА. ТРАНСКРИПТОМИКА
URL: https://journals.rcsi.science/0026-8984/article/view/138674
DOI: https://doi.org/10.31857/S0026898423050166
EDN: https://elibrary.ru/EIBXVH
ID: 138674

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Вирус аспермии томата (tomato aspermy virus, TAV, род Cucumovirus, семейство Bromoviridae) – один из самых распространенных и вредоносных вирусов хризантемы, вызывающий деформацию, измельчание и обесцвечивание соцветий. Метатранскриптомное секвенирование растений хризантемы сортов Ribonette и Golden Standard из коллекции Никитского ботанического сада (Ялта, Республика Крым) выявило присутствие нуклеотидных последовательностей вирусов, родственных TAV. На основе этих данных впервые собраны полные геномы двух российских изолятов этого вируса. Сегментированный геном этих вирусов представлен тремя молекулами одноцепочечной линейной РНК положительной полярности длиной 3412 (РНК1), 3097 (РНК2) и 2219 (РНК3) нуклеотидов, что типично для кукумовирусов. Идентифицированы пять открытых рамок считывания (ORF), которые кодируют репликазу (ORF1), РНК-зависимую РНК-полимеразу (ORF2a), белок-супрессор сайленсинга (OFR2b), транспортный белок (OFR3a) и белок оболочки вируса (ORF3b). Идентичность геномов TAV, выделенных из двух сортов хризантемы, составила 99.8% для всех трех вирусных РНК, а с другими изолятами TAV из Genbank – 97.5–99.7 (РНК1), 93.8–99.8 (РНК2) и 89.3–99.3% (РНК3). Филогенетический анализ показал, что РНК1 и РНК3 российских изолятов вируса входят в гетерогенные группы изолятов TAV, обнаруженных на различных видах растений в разных регионах мира. В то же время, РНК2 четко кластеризуется с томатными изолятами SKO20ST2 из Словении и PV-0220 из Болгарии и, в меньшей степени, с иранским изолятом Ker.Mah.P из растений петунии и китайским изолятом Henan из растений хризантемы. Различный порядок ветвления филогенетических деревьев, реконструированных по разным сегментам вирусного генома, указывает на псевдорекомбинацию (реассортацию) в российских изолятах TAV.

Ключевые слова

вирусы растений, вирус аспермии томата, хризантема, высокопроизводительное секвенирование, реассортация

Список литературы

Trolinger J.C., McGovern R.J., Elmer W.H., Rechcigl N.A., Shoemaker C.M. (2018) Diseases of chrysanthemum. In: Handbook of Florists’ Crop Disease. Eds McGovern R.J., Elmer W.H. Springer International Publ. AG, 439−502.
Ram R., Verma N., Singh A.K., Singh L., Hallan V., Zaidi A.A. (2005) Indexing and production of virus-free chrysanthemums. Biologia Plantarum. 49, 149−152.
Mitrofanova I.V., Zakubanskiy A.V., Mitrofanova O.V. (2018) Viruses infecting main ornamental plants: an overview. Ornam. Hortic. 24, 95−102.
Hollings M. (1955) Investigation of chrysanthemum viruses. I. Aspermy flower distortion. Ann. Appl. Biol. 43, 86−102.
Закубанский А.В., Чирков С.Н., Митрофанова О.В., Митрофанова И.В. (2016) Вирусы некоторых ценных плодовых, эфиромасличных и декоративных культур. Бюлл. Гос. Никитского бот. сада. 121, 7–18.
https://ictv.global/report/chapter/bromoviridae/bromoviridae/cucumovirus
Palukaitis P., Garcia-Arenal F. (2003) Cucumoviruses. Adv. Vir. Res. 62, 241–323.
Maddahian M., Massumi H., Heydarnejad J., Pour A.H., Varsani A. (2017) Characterization of Iranian tomato aspermy virus isolates with a variant 2b gene sequence. Trop. Plant Pathol. 42, 475−484.
Salanki K., Balazs E., Burgyan J. (1994) Nucleotide sequence and infectious in vitro transcripts of RNA3 of tomato aspermy virus pepper isolate. Virus Res. 33, 281−289.
Hollings M., Stone O.M. (1971) Tomato aspermy virus. CMI/AAB Description of Plant Viruses. 79, 1−7.
Чуян А.Х., Крылов А.В. (1979) Свойства вируса аспермии томатов из хризантемы и круг его хозяев в Приморском крае. Бюлл. Гл. Ботан. Сада АН СССР. 114, 84–92.
Zakubanskiy A., Mitrofanova I., Smykova N., Mitrofanova O., Chirkov S. (2021) Detection and partial molecular characterization of viruses infecting chrysanthemum in Russia. Acta Hortic. 1324, 321–327.
Moreno I.M., Bernal J.J., García de Blas B., Rodriguez-Cerezo E., García-Arenal F. (1997) The expression level of the 3a movement protein determines differences in severity of symptoms between two strains of tomato aspermy cucumovirus. Mol. Plant Microbe Interact. 10, 171–179.
Chirkov S.N., Sheveleva A., Snezhkina A., Kudryavtseva A., Krasnov G., Zakubanskiy A., Mitrofanova I. (2022) Highly divergent isolates of chrysanthemum virus B and chrysanthemum virus R infecting chrysanthemum in Russia. Peer J. 10, e12607.
Raj S.K., Kumar S., Choudhari S. (2007) Identification of tomato aspermy virus as the cause of yellow mosaic and flower deformation of chrysanthemums in India. Australas. Plant Dis. Notes. 2, 1–2.
Bolger A.M., Lohse M., Usadel B. (2014) Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics. 30, 2114–2120.
Grabherr M.G., Haas B.J., Yassour M., Levin J.Z., Thompson D.A., Amit I., Adiconis X., Fan L., Raychowdhury R., Zeng Q., Chen Z., Mauceli E., Hacohen N., Gnirke A., Rhind N., di Palma F., Birren B.W., Nusbaum C., Lindblad-Toh K., Friedman N., Regev A. (2011) Full-length transcriptome assembly from RNA-seq data without a reference genome. Nat. Biotechnol. 29, 644–652.
Li H., Durbin R. (2010) Fast and accurate long-read alignment with Burrows–Wheeler transform. Bioinformatics. 26, 589–595.
https://arxiv.org/abs/1207.3907
https://github.com/lh3/wgsim
Kumar S., Stecher G., Tamura K. (2016) MEGA7: molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. Mol. Biol. Evol. 33, 1870–1874.
Martin D.P., Murrell B., Golden M., Khoosal A., Muhire B. (2015) RDP4: detection and analysis of recombination patterns in virus genomes. Virus Evol. 1, vev003.
Inoue S., Tamura M., Ugaki M., Suzuki M. (2018) Complete genome sequences of three tomato aspermy virus isolates in Japan. Genome Announc. 6, e00474-18.
Raj S.K., Kumar S., Choudhari S., Verma D.K. (2009) Biological and molecular characterization of three isolates of tomato aspermy virus infecting chrysanthemums in India. J. Phytopathol. 157, 117–125.
Chare E., Holmes E. (2006) A phylogenetic survey of recombination frequency in plant RNA viruses. Arch. Virol. 151, 933–946.
Pita J.S., Roossink M.J. (2013) Fixation of emerging interviral recombination in cucumber mosaic virus populations. J. Virol. 87, 1264–1269.
Salanki K., Carrere I., Jacquemond M., Balazs E., Tepfer M. (1997) Biological properties of pseudorecombinant and recombinant strains created with cucumber mosaic virus and tomato aspermy virus. J. Virol. 71, 3597–3602.
Chen Y., Chen J., Zhang H., Tang X., Du Z. (2007) Molecular evidence and sequence analysis of a natural reassortant between cucumber mosaic virus subgroup IA and II strains. Virus Genes. 35, 405–413.
Hu C.-C., Ghabrial S.A. (1998) Molecular evidence that strain BV-15 of peanut stunt cucumovirus is a reassortant between subgroup I and II strains. Phytopathology. 88, 92–97.
White P.S., Morales F., Roossink M.J. (1995) Interspecific reassortment of genomic segments in the evolution of cucumoviruses. Virology. 207, 334–337.
Thompson J.R., Tepfer M. (2009) The 3'-untranslated region of cucumber mosaic virus (CMV) subgroup II RNA3 arose by interspecific recombination between CMV and tomato aspermy virus. J. Gen. Virol. 90, 2293–2298.
Jacquemond M. (2012) Cucumber mosaic virus. Adv. Vir. Res. 84, 439–504.
Haack I., Karl E. (1986) Transmission of isolates of tomato aspermia (tomato aspermy virus) and cucumber mosaic virus (cucumber mosaic virus) by aphid species. Arch. Phytopath. Plant Protect. 22, 451−458.