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Acta Biológica Colombiana

Print version ISSN 0120-548X

Acta biol.Colomb. vol.24 no.3 Bogotá Sep./Dec. 2019

https://doi.org/10.15446/abc.v24n3.79367 

Artículos

PRIMER REPORTE DE BEGOMOVIRUS INFECTANDO CULTIVOS DE AJÍ (Capsicum spp.) EN COLOMBIA

First report of begomoviruses infecting pepper (Capsicum spp.) crops in Colombia

Juan Carlos VACA-VACA1  2 

Jonathan MORALES-EUSE1  2 

Diana Marcela RIVERA-TORO1  2 

Karina LÓPEZ-LÓPEZ1  2  * 

1 Grupo IPMA Interacción Planta Microorganismo Ambiente, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, Carrera 32 n°. 12 - 00, Palmira, Colombia.

2 Centro de Investigación e Innovación en Bioinformática y Fotónica - CIBioFi, Calle 13 n°. 100-00, Edificio 320 No. 1069, Universidad del Valle, 760032 Cali, Colombia.


RESUMEN

Virus del género Begomovirus infectan cultivos de importancia económica en todo el mundo, incluyendo ají. A la fecha, en Colombia no hay reportes de la presencia de begomovirus infectando este cultivo, por lo que el objetivo de esta investigación fue identificar la presencia de virus de este género en ají empleando estrategias moleculares. Se colectaron 197 muestras de ají en diez municipios del Valle del Cauca. Se extrajo el DNA genómico total vegetal y mediante PCR se detectó la presencia de begomovirus. Para establecer la identidad molecular del virus se amplificaron fragmentos de 1,4 kb de muestras colectadas en Palmira y Vijes. Los fragmentos fueron clonados, secuenciados y analizados. Se encontró que el 85,7 % de las muestras de ají evaluadas fueron positivas para begomovirus. Los análisis de secuencia de los fragmentos virales de 1,4 kb arrojaron una identidad de 91,8 % entre ellos y los de secuencia de nucleótidos de los virus aislados en Vijes y Palmira mostró que éstos presentan los valores de identidad más altos (87,2 % y 86,6 %) con el virus de la distorsión de la hoja de maracuyá, un begomovirus aislado de maracuyá en Colombia. Estos análisis estarían indicando que este begomovirus aislado de ají podría ser una nueva especie. De acuerdo con la literatura, este es el primer reporte de un begomovirus infectando cultivos de ají en Colombia.

Palabras clave: Diagnóstico molecular; geminivirus; mosca blanca; reacción en cadena de la polimerasa; Solanaceae

ABSTRACT

Viruses of the genus Begomovirus infect crops of economic importance around the world, including pepper. To date, in Colombia there are no reports of the presence of begomoviruses infecting this crop; therefore, this research work aimed to identify the presence of viruses of this genus in pepper using molecular strategies. Around 197 pepper samples were collected in ten municipalities in Valle del Cauca. Total plant genomic DNA was extracted, and the presence of begomoviruses was detected by using PCR. In order to establish the molecular identity of the virus, fragments of 1.4 kb were amplified from samples collected in Palmira and Vijes municipalities. The fragments obtained were cloned, sequenced, and analyzed. The results show that about 85.7 % of the pepper samples evaluated were positive for begomoviruses. Sequence analysis of the viral fragments of 1.4 kb showed an identity of 91.8 % among them. The nucleotide sequence analysis of the begomoviruses isolated in Vijes and Palmira showed its highest identity values (87.2 % and 86.6 %) with the passion fruit leaf distortion virus, a begomovirus that is affecting passion fruit crops in Colombia. These sequences analyze would indicate that this begomovirus isolated from pepper could be a new species that has not been reported worldwide. To our knowledge, this is the first report of a begomovirus infecting pepper crops in Colombia.

Keywords: Geminivirus; molecular diagnosis; polymerase chain reaction; Solanaceae; whitefly

INTRODUCCIÓN

El chile o ají (Capsicum spp.) incluye tanto plantas herbáceas anuales o bianuales como plantas perennes y arbustivas, pertenece a la familia Solanaceae y tiene sus orígenes en la región tropical de América del Sur, en lo que hoy se conoce como República de Bolivia (Olmstead et al., 2008). El género Capsicum está conformado por 25 especies (Baral y Bosland, 2002), de las cuales cinco son las más cultivadas, siendo Capsicum annuum la primera a nivel mundial (Yoon et al., 2004). El cultivo del ají es uno de los más promisorios como producto de exportación en Colombia y ha venido ganando participación en los mercados gracias a sus propiedades condimentarias, medicinales y fácil trasformación agroindustrial (Corporación Colombia Internacional, 2006). De acuerdo con datos de la FAO, (2013) la producción mundial de ají y pimiento fresco va en aumento en los últimos años, pasando de 26 700 847 toneladas en el 2006 a producir 36 092 631 toneladas en el 2017. El continente con mayor producción de ají es Asia, en donde destacan países como China e Indonesia mientras que en el continente americano el mayor productor es México seguido por Estados Unidos. En Colombia, en el año 2017 se produjeron 22 030 toneladas de ají, siendo el departamento de Bolívar el mayor productor aportando el 21 % de la producción nacional seguido por el Valle del Cauca con un 19 % (MADR - Agronet, 2019). El ají posee un gran potencial económico, siendo actualmente uno de los cultivos más promisorios como producto de exportación principalmente a países como Estados Unidos, el cual es el mayor importador de ají, tanto seco como verde. Aunque el ají ha venido ganando fuerza en la apuesta exportadora agropecuaria, por su tendencia histórica de exportación en el país y por la creciente demanda internacional del mismo, las estadísticas de la FAO muestran que la producción de ají en Colombia disminuyó drásticamente a partir del año 2006, pasando de una producción de 49 500 toneladas a 17 853 toneladas en 2017 (FAO, 2013).

Una de las principales limitantes en la producción de ají son las enfermedades de tipo viral, causadas comúnmente por virus pertenecientes a los géneros: Potyvirus, Cucumovirus, Tospovirus, Crinivirus y Begomovirus (Kenyon et al., 2014). Los Begomovirus (Familia Geminiviridae) presentan un genoma de ADN cadena sencilla circular, son transmitidos por la mosca blanca (Bemisia tabaci) e infectan cultivos de interés económico exclusivamente pertenecientes a las dicotiledóneas (Brown et al., 2015). Los begomovirus pueden causar hasta el 20 % de pérdidas de la producción del cultivo de ají (Hernández-Espinal et al., 2018) y su alta incidencia en los últimos 30 años en las zonas tropicales y subtropicales del planeta los ha catapultado como uno de los principales grupos de virus emergentes, que limitan la producción de hortalizas. Su aparición está directamente correlacionada con el incremento en las poblaciones de su insecto vector, la mosca blanca (Roberts et al., 2004). En Latinoamérica, los begomovirus han sido encontrados limitando la producción de ají en diferentes países: en México, se reportó al virus huasteco de la vena amarilla del chile (Pepper Huasteco yellow vein virus, PHYVV), antes conocido como el virus huasteco del chile (Pepper Huasteco virus, PHV) (Torres et al., 1993), así como al virus tigre leve del chile (Pepper mild tigre virus, PepMTV) (Brown et al., 1989); por su parte en América central, el virus del mosaico dorado del chile (PepGMV) (Lotrakul et al., 2000) antes conocido como virus del chile de Texas (Texas pepper virus, TPV); mientras que en Jamaica, se encontró el virus de la hoja rizada enana del tomate (Tomato dwarf leaf curl virus, ToDfLV) (Roye et al., 1999) en Trinidad y Tobago, el virus del mosaico amarillo del tomate (Tomato yellow mosaic virus, ToYMV), ahora conocido como virus del mosaico amarillo de la papa (Potato yellow mosaic virus, PYMV) (Umaharan et al., 1998); en Cuba, el virus de la hoja rizada amarilla del tomate (Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV) (Quiñones et al., 2001); en Perú se reportó el virus de la hoja enrollada del chile (PepLRV) (Martínez et al., 2013); y en isla Guadalupe se reportó que Capsicum annuum también puede ser hospedero de PYMV (Urbino et al., 2004).

Para el 2017 el Valle del Cauca fue el segundo departamento productor de ají en Colombia, con una producción de 4 221 toneladas distribuidas en 193 hectáreas cosechadas, aportando un 19 % a la producción total del país (MADR - Agronet, 2019). La producción de ají en este departamento se ha visto afectado por enfermedades de tipo viral, de las cuales hasta el momento se desconoce la identidad molecular de muchas de ellas. En particular en Colombia a la fecha no se cuentan con estudios detallados sobre las enfermedades causadas por begomovirus en plantas pertenecientes al género Capsicum. Con base en estos hechos, el objetivo de esta investigación fue identificar la presencia de begomovirus en cultivos de Capsicum spp. en el Valle del Cauca empleando estrategias moleculares.

MATERIALES Y MÉTODOS

Colecta del material vegetal

Se colectaron muestras de plantas de ají tabasco (Capsicum frutescens), ají habanero (Capsicum chinense), ají cayena (Capsicum annuum var. acuminatum) y ají jalapeño (Capsicum annuum) provenientes de cultivos comerciales a cielo abierto ubicados en los municipios de Toro, Vijes, La Unión, Zarzal, Guacari, Roldanillo, Bolívar, Candelaria, Tuluá y Palmira, en el Valle del Cauca, en los años 2016 y 2018 (Tabla 1). Se tomaron hojas jóvenes con síntomas de enfermedad viral: mosaicos, corrugamiento o rugosidad de la hoja, clorosis generalizada, acortamiento de los entrenudos, deformación y reducción del limbo foliar, y deformación de frutos, así como también se colectaron muestras de hojas en plantas asintomáticas. Las hojas fueron recolectadas al azar alrededor de todo el cultivo. El material se almacenó en bolsas de papel debidamente etiquetadas y colocadas dentro de neveras de icopor con hielo seco donde se mantuvieron hasta ser llevadas al Laboratorio de Sanidad y Microbiología agrícola de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira para su posterior análisis. Las plantas fueron fotografiadas y los sitios de colecta fueron georreferenciados con el equipo GPS-CSX-60 (Garmin®).

Tabla 1 Descripción de los sitios de colecta de Capsicum spp. en el Valle del Cauca y detección de begomovirus mediante PCR (ver metodología). La incidencia se calculó como el porcentaje de infección (número de muestras positivas sobre muestras colectadas multiplicado por 100). 

Extracción de DNA genómico

Para llevar a cabo los análisis moleculares, se realizó una extracción de ADN genómico total de cada muestra vegetal. El material vegetal se molió con nitrógeno líquido usando un molino eléctrico de acero inoxidable (B. E. Classics®). Se realizó la extracción de ADN genómico total utilizando la metodología reportada por Doyle y Doyle, (1987) con la siguiente modificación: se adicionó 0,1 volumen de SDS 20 % al buffer de lisis. Posteriormente para verificar la calidad y cantidad del ADN genómico total extraído, se realizó una electroforesis en gel de agarosa al 0,8 % (p/v), teñido con bromuro de etidio (10 ng/μl). Finalmente, el gel se visualizó y fotografió en un transiluminador (Molecular Imager Gel DocXR+ Systems BIORAD®) utilizando el software Quantity-One® 4.6.5 provisto por el fabricante del equipo.

Detección de begomovirus mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

La detección molecular de begomovirus se llevó a cabo mediante la técnica de PCR empleando un juego de iniciadores universales MP16 y MP82 (Umaharan et al., 1998) que amplifican un fragmento de 0,4 - 0,5 kb del componente genómico A geminiviral. Este fragmento amplificado abarca la región intergénica así como parte del marco de lectura abierto de la proteína de la cápside (CP). La reacción de PCR se llevó a cabo en un volumen total de 25 ul con los siguientes componentes: 1,0 μM de cada iniciador, 0,2 mM de una mezcla de dNTPs, buffer 1X, 1,25 U Taq polimerasa (Fermentas), 500 ng DNA genómico total y agua Milli-Q hasta completar el volumen final deseado. Para la amplificación se usó un termociclador BioRad® (Modelo C1000) siguiendo las condiciones de amplificación reportadas por Umaharan et al., (1998). Como control positivo se utilizó ADN plasmídico que porta el componente genómico A de PYMV, un begomovirus bipartita endémico que afecta tomate en Colombia (Vaca-Vaca et al., 2012); mientras que como control negativo se usó agua.

Para la caracterización molecular del begomovirus se utilizó un segundo juego de iniciadores universales de begomovirus, RepDGRN y YMAC-N ( Mauricio-Castillo et. al., 2007) que amplifican un fragmento de 1,4 kb del componente genómico ADN-A y que abarca la región que porta los genes AL1 (Rep), región intergénica y AR1 (CP). La reacción de PCR se llevó a cabo en un volumen total de 25 ul siguiendo las condiciones de amplificación descritas por el autor.

Clonación y secuenciación

Los fragmentos 1,4 kb amplificados por PCR fueron ligados en el vector pGem T-Easy (Promega®) y transformados en células competentes de E. coli dh5a Rec(-) por choque térmico (Sambrook y Russell, 2001). Se realizó extracción de ADN plasmídico de las células transformantes empleando el kit QIAprep Spin Miniprep Kit (Qiagen®) y se verificó la presencia del inserto mediante análisis de restricción con la enzima EcoRI. El ADN plasmídico de las clonas que portaban inserto fue enviado a secuenciar en Macrogen (Seúl, Corea del Sur).

Análisis bioinformático

Para cada fragmento viral se realizó el ensamble de las lecturas de secuenciación empleando el software CLC Main workbench v7.0 (Qiagen®). Con el fin de conocer la identidad de las secuencias de nucleótidos, se realizó una comparación usando el algoritmo Blastn contra la base de datos "refseq_genomic" de GenBank (Altschul et al., 1997). De acuerdo con este análisis, se seleccionaron ocho secuencias de begomovirus que presentaban mayor identidad con las secuencias del virus aislado en cultivos de ají de Palmira y Vijes (Tabla 2). Y se adicionaron al análisis, cuatro secuencias de begomovirus aislados de ají en México y Brasil; y un begomovirus aislado de yuca (Manihot esculenta L.) en África, para incluirlo como secuencia externa del análisis. Todas las secuencias de nucleótidos de los begomovirus arriba mencionadas se obtuvieron del GenBank y se editaron en el programa Bioedit para realizar un alineamiento múltiple en el programa Clustal W, junto con la secuencia de nucleótidos de los begomovirus aislados de ají de Palmira y Vijes (Larkin et al., 2007). A partir del alineamiento múltiple se calcularon los valores de identidad entre estas secuencias a nivel de nucleótidos empleando el software Sequence Demarcation Tool SDT 1.2® (Muhire et al., 2014).

Tabla 2 Porcentaje de identidad de secuencia de nucleótidos del fragmento de 1,4 kb del componente genómico de DNA-A de begomovirus aislados de Capsicum spp. de Palmira y Vijes con otros begomovirus, utilizando el software SDT v1.2. 

Virus /Número de accesión en GenBank Acrónimo Hospedero País % identidad nt)
Familia Especie Vijes Palmira
Passionfruit leaf distortion virus / NC_031764 PLDV Pasifloraceae Passiflora edulis Colombia 87,2 86,6
Bean dwarf mosaic virus / NC_001931 BDMV Fabaceae Phaseolus vulgaris Colombia 86,9 84,9
Corchorus yellow spot virus / NC_008492 CoYVYuV Malvaceae Corchorus siliquosus México 85,3 84,6
Bean white chlorosis mosaic virus / NC_022005 BChMV Fabaceae Phaseolus vulgaris Venezuela 84,5 84,9
Sida yellow vein virus / NC_004661 SiYVV Malvaceae Sida rhombifolia Honduras 83,8 83,4
Sida yellow mottle virus strain Cuba / NC_016082 SiYMoV Malvaceae Sida rhombifolia Cuba 83,3 84,7
Sida golden mosaic Honduras virus / NC_004659 SiGMHV Malvaceae Sida rhombifolia Honduras 83,3 83,8
Tomato severe rugose virus / NC_009607 ToSRV Solanaceae Capsicum sp Brasil 78,3 78,5
Tomato golden vein virus / NC_038807 TGVV Solanaceae Solanum lycopersicum Brasil 77,5 76,9
Pepper leafroll virus isolate / KC769819 PepLRV Solanaceae Capsicum baccatum var. pendulum Perú 76,9 76,7
Pepper huasteco yellow vein virus / NC_001359 PHYVV Solanaceae Capsicum sp México 76,4 76,5
Pepper golden mosaic virus / NC_004101 PepGMV Solanaceae Capsicum sp México 72,1 71,2
African cassava mosaic virus / NC_001467 ACMV Euphorbiaceae Manihot esculenta Kenya 68,3 66,7

Los análisis filogenéticos para los virus identificados se realizaron con el alineamiento múltiple de las secuencias seleccionadas en el programa Mega 7 (Kumar et al., 2016). La historia evolucionaria se infirió usando el método de Neighbor-joining (Saitou y Nei, 1987) y las distancias evolutivas se obtuvieron usando el método de máxima probabilidad (Tamura et al., 2004) con 1 000 bootstrap.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Detección por primera vez de begomovirus en muestras de ají colectadas en el Valle del Cauca

Un total de 197 muestras de cuatro variedades de ají fueron colectadas en los municipios de Toro, Vijes, La Unión, Zarzal, Guacari, Roldanillo, Bolívar, Candelaria, Tuluá y Palmira, localizados en el Valle del Cauca: 34 de ají cayena (Capsicum annuum var. acuminatum), 63 de ají habanero (Capsicum chinense), 94 de ají tabasco (Capsicum frutescens) y seis de ají jalapeño (Capsicum anuum). Las plantas de la variedad cayena y jalapeño en su mayoría se presentaron asintomáticas o con síntomas muy leves, como se observa en la Fig. 1c y d; es decir, no se apreciaron manifestaciones visibles de la interacción entre estas y el virus. Mientras que las variedades tabasco y habanero mostraron sintomatología característica de enfermedad viral, en donde predominaba la presencia de mosaicos y deformación de la lámina foliar (rugosidad) (Fig. 1a y b). También, algunas plantas presentaban clorosis intervenal y generalizada, acortamiento de los entrenudos, deformación de frutos y enanismo.

Figura 1 Variedades de ají (Capsicum spp.) colectadas en campo y síntomas observados en la mayoría de las muestras positivas a begomovirus. a., ají habanero (Capsicum chínense) con síntomas como deformación rugosa de la lámina foliar y mosaicos; b., ají tabasco (Capsicum frutescens) con deformación rugosa de la lámina foliar e islas verdes; c., ají cayena (Capsicum annuum var. acucminatum) asintomática; d., ají jalapeño (Capsicum annuum) asintomática. 

Mediante la técnica de PCR se detectaron como positivas para infección por begomovirus el 85,7 % (169/197) de las muestras colectadas en campo (Tabla 1). Estas muestras amplificaron un fragmento de aproximadamente 0,4 kb del componente genómico A geminiviral (Fig. 2), el cual presenta un tamaño diferente con respecto al control positivo PYMV (ver asterisco). Este resultado indica que el virus detectado en ají es diferente a PYMV, un begomovirus que afecta tomate en Colombia. Esto es interesante, ya que muchos de los begomovirus que infectan tomate se han reportado que afectan ají; por ejemplo, en Trinidad y Tobago, y en la Isla Guadalupe se ha reportado que PYMV afecta Capsicum (Umaharan et al., 1998; Urbino et al., 2004); en Cuba, TYLCV se ha detectado en cultivos de ají y frijol (Quiñones et al., 2001; Martínez et al., 2002); en Perú se reportó que PepLRV infecta cultivos de ají, frijol y tomate (Martínez et al., 2013); y en México, se ha reportado que PHYVV y PepGMV afectan tomate y ají (Torres et al., 1993; Lotrakul et al., 2000).

Figura 2 Detección molecular de begomovirus en plantas de ají, con el empleo de PCR según la metodología propuesta por Umaharan et al., (1998). M, Marcador de peso molecular GeneRuler® 1kb DNA Ladder (Thermo Scientific®); 1-11, muestras colectadas en el corregimiento de Rozo; 12-21, muestras colectadas en el corregimiento de Mozambique-Vijes; 22-28, Muestras colectadas en la vereda el Tambor-Vijes; 29-38, muestras colectadas en el corregimiento de Mozambique-Vijes; C+: Control positivo (begomovirus PYMV); C-: Control negativo (agua). El asterisco indica el tamaño del fragmento amplificado de aproximadamente 0,4 kb. 

En la Tabla 1, se observa que la mayor cantidad de muestras positivas para begomovirus se presentó en la zona Centro-Sur del Valle del Cauca, representada por los municipios de Tuluá, Guacarí, Vijes, Palmira y Candelaria; en donde se colectaron 84 muestras de ají (habanero, 48; tabasco, 25; cayena, diez; jalapeño, uno), y de las cuales 78 fueron positivas con un porcentaje de incidencia de 92,8 %. La zona norte, representada por los municipios de Toro, La Unión, Zarzal, Roldanilllo y Bolívar presentó un porcentaje de incidencia menor, 80,5 % (91/113). La variedad con mayor porcentaje de incidencia fue jalapeño, donde el 100 % de las muestras resultaron positivas para este virus. La variedad habanera presentó un 93,6 % de incidencia, cayena un 91,1 % y por último, tabasco con un 77,6 %. Aunque la mayoría de las muestras de la variedad cayena y jalapeño se mostraron asintomáticas, tras los análisis moleculares, un alto porcentaje resultaron positivas para begomovirus (Tabla 1). Esto podría indicar que estas variedades estarían funcionando como hospedero asintomático de este virus y fuente de inoculo para otras variedades de ají.

Con base en la literatura reportada a la fecha y en los resultados de esta investigación, este sería el primer reporte en Colombia de un begomovirus infectando cultivos comerciales de Capsicum spp. a lo largo y ancho del Valle del Cauca. Basados en el gran porcentaje de muestras de ají que resultaron positivas para begomovirus (85,7 %), se puede deducir que estos virus se encuentran distribuidos biogeográficamente afectando esta solanácea y muy probablemente hacen presencia en otras regiones del país debido al gran movimiento e intercambio de material vegetal entre productores a nivel país.

En el Valle del Cauca, los reportes de begomovirus afectando cultivos de interés agronómico, no son nuevos. Desde 1975, se han reportado infecciones begomovirales en cultivos de fríjol, donde fueron detectados los virus del mosaico dorado y del moteado clorótico del frijol (Gálvez et al., 1975). En 1990, Morales et al., (1990) caracterizaron parcialmente el virus del mosaico enano del fríjol (BDMV) en muestras de fríjol. Posteriormente, Vaca-Vaca et al., (2012) identificaron un begomovirus, PYMV, como el virus que predomina y afecta los cultivos de tomate en las principales zonas productoras de esta solanácea en Colombia (Valle, Región cafetera, Cundinamarca, Santander y Antioquia). Y recientemente, Vaca-Vaca et al., (2017) reportaron el virus de la distorsión de la hoja de maracuyá (Passionfruit leaf distortion virus, PLDV), un nuevo begomovirus infectando maracuyá en el Valle del Cauca.

Los resultados de la presente investigación sugieren la presencia de un geminivirus no descrito en la literatura, que se adicionaría a los previamente descritos en América infectando al cultivo del ají. Por ejemplo, Torres et al., (1993) reportaron el virus PHYVV en la región Huasteca de México infectando C. annuum, variedad Serrano. Umaharan et al., (1998) en Trinidad y Tobago identificó los virus PHYVV y PYMV en C. annuum y C. frutescens.Lotrakul et al., (2000) aisló PepGMV de ají tabasco (C. frutescens) y de Capsicum chinense variedad habanero en Costa Rica. También se reportó que el virus de la distorsión de la hoja clorótica del tomate (Tomato chlorotic leaf distortion virus, TCLDV) aislado de tomate en Venezuela puede infectar plantas de C. chinense (Zambrano et al., 2011). En ensayos por biobalistica en Venezuela se inoculo el virus del mosaico de Euphorbia de Venezuela (Euphorbia mosaic Venezuela virus, EuMVV) en C. annuum y se observó amarillamiento y distorsión de la hoja (Zambrano et al., 2012). Además, en Perú en otras especies, como C. bacatum en Cv. Pendulum, se detectó y aisló PepLRV de chile amarillo peruano (Martínez et al., 2013). Con base en lo expuesto anteriormente se establece que los begomovirus figuran entre las principales amenazas fitopatológicas para el cultivo de ají en este hemisferio.

En el caso concreto del Valle del Cauca los resultados de esta investigación demuestran que la mayoría de los materiales de ají sembrados son susceptibles al ataque de los begomovirus. Se podría de alguna manera exceptuar las variedades cayena y jalapeño, las cuales, aunque fueron fenotípicamente asintomáticas, resultaron positivas a begomovirus en los análisis moleculares. Este resultado podría explicarse si tenemos en cuenta que, posiblemente los begomovirus presentes en cayena y jalapeño, hasta el momento se están adaptando a estos hospederos, siendo probablemente el factor movimiento y dispersión vía floema, el principal cuello de botella que les ha impedido alcanzar otros tejidos vegetales y generar allí la sintomatología geminiviral típica, tal y como lo demuestran los estudios de Hipper et al., (2013). Por lo cual estas variedades podrían ser una opción temporal para los productores de la zona, mientras se desarrollan materiales tolerantes o resistentes a este nuevo begomovirus en las variedades habanero y tabasco.

Caracterización molecular de begomovirus detectados en ají en Palmira y Víjes

Para conocer la identidad de los begomovirus detectados en muestras de ají habanero (C. chinense) colectadas en Palmira y Vijes, municipios donde la presencia de begomovirus fue alta (100 % de infección por begomovirus), fragmentos virales de 1,4 kb fueron clonados. Estos fragmentos virales portan una parte de los genes que codifican para las proteínas Rep y CP, e incluye toda la región intergénica. Se obtuvieron cinco clonas independientes a partir de muestras de ají colectadas en Palmira y el análisis de la secuencia de nucleótidos de estas mostró que todas eran el mismo virus (99-100 % identidad). De manera similar, la secuencia de ADN de seis clonas independientes obtenidas de muestras de ají colectadas en Vijes, fueron idénticas entre nucleótidos (99-100 % identidad). Por lo tanto, se obtuvieron dos secuencias de nucleótidos de 1429 y 1425 pb cada uno, correspondientes a un begomovirus identificados en ají habanero colectado en Vijes y Palmira, respetivamente. Los fragmentos virales mostraron un 91,6 % de identidad entre ellos, por lo que se pueden considerar aislados de una misma especie, ya que el porcentaje de identidad está entre el límite entre especies (< 91 %) y aislados (< 94 %) (Brown et al., 2015). Estas secuencias fueron depositadas en la base de datos de GenBank con los siguientes números de accesión: MG888725, para el begomovirus de Piles, Palmira y MG888726, para el begomovirus de Vijes. El análisis de secuencia de nucleótidos en el software SDT (Tabla 2), mostró que los begomovirus aislados en Vijes y Palmira comparten la identidad más alta (87 % y 86 %) con el virus de la distorsión de la hoja de maracuyá (PLDV, número de accesión NC_031764), un begomovirus aislado de maracuyá (Passiflora edulis) en Valle del Cauca (Vaca-Vaca et al., 2017); así como un bajo porcentaje de identidad (76,9 % y 76,7 %) con el virus de la hoja enrollada del chile (PepLRV, KC769819), un begomovirus detectado afectando el cultivo de ají (Capsicum baccatum var. Pendulumen) en Perú (Martínez et al., 2013). Con base al criterio de demarcación actual para las especies de Begomovirus establecidas por el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) en 2017 (< 91 % a nivel de nucleótidos del genoma del virus) (Brown et al., 2015), se plantea la hipótesis de que los begomovirus aislados de ají en este trabajo de investigación podrían ser una nueva especie geminiviral que está infectando este cultivo en Colombia. Para confirmar esta hipótesis, se está trabajando en la obtención del genoma completo ADN-A y ADN-B de estos begomovirus.

Los análisis filogenéticos (Fig. 3) muestran que los begomovirus aislados de Vijes y Palmira se agrupan en un mismo clado, pero separados de PLDV y BDMV, dos begomovirus que afectan maracuyá y frijol en Colombia, con los cuales presentó un mayor acercamiento, pero con una identidad no muy cercana, pues es menor al 91 %. Asimismo, los begomovirus aislados de ají se agrupan también con virus aislados de arvenses como Sida rhombifolia y Corchorus siliquosus, pero no con otros virus aislados de ají en el continente americano. Este resultado coincide con los obtenidos a partir de la comparación de pares de secuencias de nucleótidos (Tabla 2), en donde begomovirus aislados de ají en Perú y México mostraron baja identidad y se localizan en grupos separados del grupo de begomovirus de Colombia. Una posible explicación para esto es la existencia de dos grandes barreras ecológicas, una hacia el norte en lo que se conoce como el tapón del Darien, es decir, la selva tropical entre Panamá y Colombia; y hacia el sur, la selva húmeda tropical del Amazonas, barrera que separa al país del Perú, Ecuador y Brasil. Estas dos barreras ecológicas generaron para los begomovirus de Colombia un escenario único para evolucionar y especiarse bajo condiciones de selección diferentes a las que pudieron estar sometidos los geminivirus que afectan ají en Perú y México. Sustentan esta afirmación los resultados previamente reportados por Vaca-Vaca et al., (2017), quienes caracterizaron un begomovirus nuevo aislado de maracuyá (PLDV) en Valle del Cauca, el cual se agrupó en un clado independiente del begomovirus que infecta este cultivo en Brasil.

Figura 3 Análisis filogenético de los begomovirus aislados de ají en Palmira y Vijes. Árbol filogenético construido con el método Neighbor-joining usando un fragmento de 1,4 kb del genoma A que porta la región 5'de los genes AC1 (Rep) y proteína de la cápside (CP), y la región intergénica empleando 1 000 bootstrap. Para los nombres de las secuencias de begomovirus usados en el análisis ver Tabla 2. El virus del mosaico de yuca de África (Africa cassava mosaic virus -ACMV) se utilizó como grupo externo. 

La alta distribución y diseminación de este begomovirus en cultivos de ají en el Valle del Cauca, podría ser explicada por fenómenos como el aumento de poblaciones de B. tabaci biotipo B (Roberts et al., 2004), el cual tiende a tener un mayor potencial biótico y desplazar al biotipo A. Esto fue demostrado en estudios en la costa norte del país (Quintero et al., 2001) y en el Valle del Cauca donde el biotipo B desplazo no solamente al biotipo A, sino también a Trialeurodes vaporariorum, especie que por muchos años fue la más predominante en estos departamentos (Rodríguez et al., 2005; Rodríguez et al., 2012). Otras posibles explicaciones son también la expansión e intensificación de los sistemas de producción, la reducción de la variación genética en las especies cultivadas y el uso generalizado e indiscriminado de insecticidas en la agricultura. En consecuencia, B. tabaci y los virus que transmite ya no están restringidos a hábitats nativos ni a límites geográficos naturales (Brown, 2010).

Estos factores podrían favorecer una mayor presión de selección en el vector B. tabaci, donde se pueden generar especies cripticas adaptadas a múltiples hospederos como se ha encontrado en Cuba (Martínez et al., 2016). Basados en los hechos hasta aquí expuestos, bien se podría pensar que los begomovirus podrían colonizar nuevos cultivos de interés agronómico en Colombia y llegar a nuevas regiones geográficas donde previamente no se habían reportado.

Adicionalmente, las arvenses o plantas acompañantes, podrían tener un papel muy importante en la aparición y distribución de los begomovirus aislados de los cultivos de ají en el Valle del Cauca. Esto debido a que las arvenses pueden actuar como reservorios temporales de begomovirus así como de ser fuente de inoculo primario para la diseminación de begomovirus a través de la mosca blanca, desde las propias arvenses hacia las plantas cultivadas de interés económico (Ambrozevicius et al., 2002; López-López et al., 2012). En diversos estudios se ha identificado que arvenses tales como Desmodium uncinatum, Macroptilium lathyroides, Rhynchosia minima, Malva sp., Malvastrum sp., Sida rhombifolia, Eragrostis tenella, Ehretia tpunifolia, Megathopa villosa, y Pavonia sp. actúan como fuente de begomovirus que infectan frijol común (Morales et al., 2000). López-López et al., (2012; 2014) y Vaca-Vaca et al., (2018) identificaron arvenses asociados al cultivo de tomate en Valle del Cauca que eran hospederos de begomovirus: Desmodium sp., Amaranthus dibius, Laportea aestuans, Rivina humilis, Lantana camara, hybanthus atenuattus, Vervena sp., Crotón hirtus, Petiveria alliace, Amaranthus dubius, Rhynchosia minima, Rivina humilis, Desmodium sp., Caesalpinia sp. y Plumbago sp. Razón por la cual, podríamos decir que cabe la posibilidad de que estos virus aislados de cultivos de ají, pudieron haber estado latentes en las arvenses; y con la llegada y adaptación de B. tabaci biotipo B a nuevos agro ecosistemas, se diseminaron a cultivos de interés agronómico como tomate, frijol, maracuyá y ahora a cultivos de ají en el Valle del Cauca. Todos los resultados hasta aquí expuestos apoyan la hipótesis de que el virus aislado de ají en Valle del Cauca podría ser una nueva especie begomoviral. Actualmente, se está trabajando en la obtención del genoma completo de este virus para utilizarlo como fuente de inoculo para evaluar colecciones de ají en la búsqueda de un cultivar de ají resistente a este nuevo begomovirus.

CONCLUSIONES

Se detectó la presencia de begomovirus en cultivos de ají de las variedades cayena, habanero, tabasco y jalapeño, ubicados en diez municipios del Valle del Cauca (Colombia) productores de esta solanácea, con un porcentaje de infección por begomovirus del 85,7 %. Esto se constituye en el primer reporte de un begomovirus infectando cultivos de ají en Valle del Cauca y Colombia.

Se caracterizaron a nivel molecular dos fragmentos begomovirales de 1,4 kb aislados de ají habanero colectado en Palmira y Vijes (Valle del Cauca), respectivamente. Los análisis bioinformáticos indicaron que estos begomovirus eran diferentes a otros previamente reportados que limitan la producción de ají en el mundo; y que están más relacionados con virus endémicos del Valle del Cauca, PLDV y BDMV, virus que infectan maracuyá y frijol, respectivamente. Estos análisis estarían indicando que este begomovirus que infecta cultivos de ají podría ser una nueva especie que no ha sido reportada en el mundo.

Los resultados de este trabajo de investigación sirven de materia prima esencial para implementar estrategias de manejo integrado que permitan reducir la infección y diseminación de este begomovirus en cultivos de ají en el departamento, y el país.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al Sistema General de Regalías de Colombia por la financiación del proyecto CIBioFi (Código BPIN 2013000100007), a Colciencias, la Gobernación del Valle del Cauca y a Hugo Restrepo & Cia. S. A. A la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira por la financiación parcial de este trabajo de investigación a través del Proyecto código Hermes 43908.

REFERENCIAS

Altschul SF, Madden TL, Scháffer AA, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res. 1997;25(17):3389-3402. Doi: https://doi.org/10.1093/nar/25.17.3389Links ]

Ambrozevicius LP, Calegario RF, Fontes E, Carvalho M, Zerbini FM. Genetic diversity of Begomovirus infecting tomato and associated weeds in Southeastern Brazil. Fitopatol Bras. 2002;27(4):372-377. Doi: http://dx.doi.org/10.1590/S0100-41582002000400006Links ]

Baral J, Bosland PW. Genetic Diversity of a Capsicum Germplasm Collection from Nepal as Determined by Randomly Amplified Polymorphic DNA Markers. J Am Soc Hortic Sci. 2002;127(3):318-324. Doi: https://doi.org/10.21273/jashs.127.3.318Links ]

Brown J, Campodonico O, Nelson M. A whitefly-transmitted geminivirus from peppers with tigré disease. Plant Dis. 1989;73(7):610. Doi: https://doi.org/10.1094/PD-73-0610ELinks ]

Brown JK. Taxonomy, Molecular Systematics, and Gene Flow in the Bemisia tabaci Complex and Bemisia Relatives. In: Stansly PA, and Naranjo SE, editors. Bemisia: Bionomics and Management of a Global Pest. London, New York: Springer Science and Business Media B. V; 2010. p. 1-4. [ Links ]

Brown JK, Zerbini FM, Navas-Castillo J, Moriones E, Ramos-Sobrinho R, Silva JC F, et al. Revision of Begomovirus taxonomy based on pairwise sequence comparisons. Arch Virol. 2015;160(6):1593-1619. Doi: https://doi.org/10.1007/s00705-015-2398-yLinks ]

Corporación Colombia Internacional (CCI). Plan Hortícola Nacional [online] 2006. Disponible en: Disponible en: http://www.asohofrucol.com.co/archivos/biblioteca/biblioteca_28_PHN.pdf [Citado: 3 Abr 2019]. [ Links ]

Doyle JJ, and Doyle JL. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin. 1987;19:11-15. [ Links ]

Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 2013. FAOSTAT-Producción agrícola [online]. Disponible en: Disponible en: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QD [Citado: 3 Abr 2019]. [ Links ]

Gálvez G E, Castaño M, Belalcázar Silvio. Presencia de los virus del mosaico dorado y del moteado clorótico del frijol en Colombia. ASCOLFI Informa (Colombia). 1975;1(2):3-4. [ Links ]

Hernández-Espinal LA, Enríquez-Verdugo I, Melgoza-Villagómez CM, Retes-Manjarrez JE, Velarde-Félix S, Linares-Flores PJ, Garzón-Tiznado JA. Análisis fi logenético y distribución de Begomovirus en el cultivo del Chile (Capsicum annuum L.) en Sinaloa, México. Rev Fitotec Mex. 2018;41(2):149-157. [ Links ]

Hipper C, Brault V, Ziegler-Graff V, Revers F. Viral and Cellular Factors Involved in Phloem Transport of Plant Viruses. Front Plant Sci. 2013;4(154):1-24. Doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00154. [ Links ]

Kenyon L, Kumar S, Tsai WS, Hughes J. Virus diseases of peppers (Capsicum spp.) and their control. Adv. Virus Res. 2014;90:297-354. Doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801246-8.00006-8Links ]

Kumar S, Stecher G, Tamura K, Dudley J. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 7.0 for Bigger Datasets Downloaded from. Mol. Biol. Evol. 2016;33(7):1870-1874. Doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msw054Links ]

Larkin MA, Blackshields G, Brown N P, Chenna R, McGettigan PA, McWilliam H, Higgins DG. Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics. 2007;23(21):2947-2948. Doi: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btm404Links ]

López-López K, Otavo-Fiscal D, Vaca-Vaca JC. Búsqueda de hospederos alternativos del virus del mosaico amarillo de la papa, un begomovirus que afecta cultivos de tomate en el Valle del Cauca. Acta Agron. 2012;61(5):24-25. [ Links ]

López-López K, Jara-Tejada F, Vaca-Vaca JC. Nuevos hospederos alternativos de Begomovirus identificados en Valle del Cauca. Fitopatol Colomb. 2014;38(1):19-23. [ Links ]

Lotrakul P, Valverde RA, De La Torre R, Sim J, Gomez A. Occurrence of a Strain of Texas pepper virus in Tabasco and Habanero Pepper in Costa Rica. Plant Dis. 2000;84(2):168-172. Doi: https://doi.org/10.1094/pdis.2000.84.2.168Links ]

Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural (MADR). Agronet, producción y agronegocios, producción nacional por producto, ají. [online]. 2017. Disponible en: Disponible en: https://www.agronet.gov.co/Documents/21-AJ%C3%8D_2017.pdf [Citado: 16 Abr 2019]. [ Links ]

Martínez Y, Quiñones M, Fonseca D, Potter JL, Maxwell, DP. First Report of Tomato yellow leaf curl virus Associated with Beans, Phaseolus vulgaris, in Cuba. Plant Dis. 2002;86(7);814-814. Doi: https://doi.org/10.1094/PDIS.2002.86.7.814DLinks ]

Martínez A, Sánchez S, Cáceres F, Aragón L, Navas J, Moriones E. Characterization and genetic diversity of pepper leafroll virus, a new bipartite begomovirus infecting pepper, bean and tomato in Peru. Ann Appl Biol. 2013;164(1):62-72. Doi: https://doi.org/10.1111/aab.12074Links ]

Martínez Y, Marrero Y, Pupo C, Miranda I, Galindo, I. Caracterización molecular de la especie invasiva Middle East-Asia minor one (MEAM1) de Bemisia tabaci (Gennadius), presente en Cuba. Rev Prot Veg. 2016;31(2):81-86. [ Links ]

Mauricio-Castillo JA, Arguello-Astorga GR, Ambriz-Granados S, Alpuche-Solis AG, Monreal-Vargas C. First Report of Tomato golden mottle virus on Lycopersicon esculentum and Solanum rostratum in Mexico. Plant Dis. 2007;91(11):1513. Doi: https://doi.org/10.1094/PDIS-91-11-1513BLinks ]

Morales FJ, Niessen A, Ramirez B, Castaño M. Isolation and Partial Characterization of a Geminivirus Causing Bean Dwarf Mosaic. Phytopathology. 1990;80(1):96-101. Doi: https://dx.doi.org/10.1094/Phyto-80-96Links ]

Morales FJ, Muñoz C, Castaño M, Velazsco AC. Geminivirus transmitidos por mosca blanca en Colombia. Fitopatol Colomb. 2000;24(2):95-98. [ Links ]

Muhire BM, Varsani A, Martin DP. SDT: A virus classification tool based on pairwise sequence alignment and identity calculation. Plos One. 2014;9(9):e108277. Doi: https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PONE.0108277Links ]

Olmstead RG, Bohs L, Migid HA, Santiago-Valentin E, Garcia VF, Collier SM. A molecular phylogeny of the Solanaceae. Taxon. 2008;57(4):1159-1181. [ Links ]

Quiñones M, Fonseca D, Accotto G, Martinez Y. Viral infection associated with the presence of begomovirus in pepper plants in Cuba. Rev Prot Veg. 2001;16(2/3):147-151. [ Links ]

Quintero C, Rendon F, Garcia J, Cardona C, Lopez A, Hernandez P. Especies y biotipos de moscas blancas (Homoptera: Aleyrodidae) en cultivos semestrales de Colombia y Ecuador. Rev Colomb Entomol. 2001;23(1):148-156. Doi: https://doi.org/10.1057/9780230248359Links ]

Roberts PD, Adkins S, Pernezny K, Jones JB. Diseases of Pepper and their Management (Vol. II). Netherlands: Kluwer Academic Publishers. 2004. p. 375. [ Links ]

Rodríguez I, Morales H, Bueno JM, Cardona C. El biotipo B de Bemisia tabaci (Homoptera: Aleyrodidae) adquiere mayor importancia en el Valle del Cauca. Rev Colomb Entomol. 2005;31(1):21-28. [ Links ]

Rodríguez IV, Bueno JM, Cardona C, Morales H. Biotipo b de Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae): Plaga de pimentón en el Valle del Cauca, Colombia. Rev Colomb Entomol. 2012;38(1):14-22. [ Links ]

Roye ME, Wernecke ME, McLaughlin WA, Nakhla MK, Maxwell DP. Tomato dwarf leaf curl virus, a new bipartite geminivirus associated with tomatoes and peppers in Jamaica and mixed infection with tomato yellow leaf curl virus. Plant Pathol. 1999;48(3):370-378. Doi: https://doi.org/10.1046/j.1365-3059.1999.00355.xLinks ]

Saitou N, Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 1987;4(4):406-425. Doi: https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454Links ]

Sambrook J, Russell D. Molecular cloning: A laboratory manual (3rd edn). Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2001; 2343 pp. [ Links ]

Tamura K, Nei M, Kumar S. Prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor-joining method. PNAS. 2004;101(30):11030-11035. Doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0404206101Links ]

Torres I, Tiznado JA, Herrera L, Rivera RF. Complete nucleotide sequence of pepper huasteco virus: Analysis and comparison with bipartite geminiviruses. J Gen Virol. 1993;74(10):2225-2231. Doi: https://doi.org/10.1099/0022-1317-74-10-2225Links ]

Umaharan P, Padidam M, Phelps RH, Beachy RN, Fauquet CM. Distribution and Diversity ofGeminiviruses in Trinidad and Tobago. Phytopathology. 1998;88(12):1262-1268. Doi: https://doi.org/10.1094/phyto.1998.88.12.1262Links ]

Urbino C, Polston JE, Patte CP, Caruana M. Characterization and genetic diversity of Potato yellow mosaic virus from the Caribbean. Arch Virol. 2004;149:417-424. Doi: https://doi.org/10.1007/s00705-003-0220-8Links ]

Vaca-Vaca JC, Betancur JF, López-López K. Distribución y diversidad genética de Begomovirus que infectan tomate (Solanum lycopersicum L) en Colombia. Rev Colomb Biotecnol. 2012;14(1):1-17. Doi: https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote Links ]

Vaca-Vaca JC, Carrasco EC, Lopez-Lopez K. Molecular identification of a new begomovirus infecting yellow passion fruit (Passiflora edulis) in Colombia. Arch Virol. 2017;162(2):573-576. Doi: https://doi.org/10.1007/s00705-016-3098-yLinks ]

Vaca-Vaca JC, Jara F, López-López K. Croton golden mosaic virus: a new bipartite begomovirus isolated from Croton hirtus in Colombia. Arch Virol. 2018; 163(11):3199-3202. Doi: https://doi.org/10.1007/s00705-018-3989-1Links ]

Yoon JB, Do JW, Park HG, Yang DC, Park HG. Interspecific cross compatibility among five domesticated species of Capsicum Genus. J Kor Soc Hort Sci. 2004;45(6):324-329. [ Links ]

Zambrano K, Geraud F, Chirinos D, Romay G, Marys E. Tomato chlorotic leaf distortion virus, a new bipartite begomovirus infecting Solanum lycopersicum and Capsicum chinense in Venezuela. Arch Virol. 2011;156(12):2263-2266. Doi: https://doi.org/10.1007/s00705-011-1093-xLinks ]

Zambrano K, Fernández-Rodríguez T, Marys E. Molecular characterization of a new begomovirus that infects Euphorbiaheterophylla and Solanum lycopersicum in Venezuela. Arch Virol. 2012;157(2):379-382. Doi: https://doi.org/10.1007/s00705-011-1157-yLinks ]

Citation/Citar este artículo como: Vaca-Vaca JC, Morales-Euse J, Rivera-Toro DM, López-López K. Primer reporte de begomovirus infectando cultivos de ají (Capsicum spp.) en Colombia. Acta biol. Colomb. 2019;24(3):452-462. DOI: http://dx.doi.org/10.15446/abc.v24n3.79367

Associate Editor: Maria Cristina Navas.

Recibido: 27 de Abril de 2019; Revisado: 05 de Junio de 2019; Aprobado: 26 de Junio de 2019

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