Interference of iflavirus in SeMNPV as a biological control agent

Abstract

La rosquilla verde, Spodoptera exigua (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae), es una especie polífaga ampliamente distribuida por todas las zonas templadas del mundo, incluyendo España, donde se ya ha establecido, causando grandes pérdidas económicas en cultivos hortícolas de invernadero. Como alternativa al control químico, el nucleopoliedrovirus múltiple de Spodoptera exigua (SeMNPV, Baculoviridae) se ha propuesto, por su especificidad y eficiencia, como una alternativa preferente para combatir las plagas de S. exigua en el ámbito de la producción integrada o biológica. La aplicación del virus en campo no solo mata a un elevado porcentaje de las larvas, sino que las que sobreviven al tratamiento adquieren una infección subletal que es transmitida a los individuos de las siguientes generaciones favoreciendo así el control mediante SeMNPV de estas poblaciones de S. exigua. Las infecciones encubiertas son un fenómeno muy habitual en las poblaciones naturales de insectos. De hecho, en las poblaciones de campo de S. exigua, se ha detectado un amplio complejo de virus mediante el uso de nuevas técnicas de secuenciación (Next-Generation Sequencing, NGS). Concretamente , en las poblaciones almerienses de S. exigua se han identificado dos nuevos virus de RNA de la familia ltlaviridae: iflavirus 1 (SelV-1) e iflavirus 2 (SelV-2). Ambos iflavirus se encuentran con relativa frecuencia produciendo infecciones mixtas con el SeMNPV . Aunque se sabe que estos virus no producen infecciones letales en los insectos, se desconoce los efectos que estas tienen sobre el insecto huésped y como interfieren sobre la capacidad insecticida del SeMNPV como agente de control biológico. El objetivo de esta tesis ha sido determinar algunos aspectos de las interacciones de los iflavirus SelV-1 y SelV-2, que infectan naturalmente a poblaciones de S. exigua, con el SeMNPV, que ha sido desarrollado como bioinsecticida para combatir las plagas causadas por S. exigua. En primer lugar, se estudió la prevalencia y abundancia de SelV-1 y SelV-2 en adultos de S. exigua de diferentes orígenes geográficos, para establecer su importancia en poblaciones naturales y experimentales de la plaga. Se determinó que ambos iflavirus infectaban de manera persistente a seis poblaciones de S. exigua de diversos orígenes establecidas en cautividad, aunque con variaciones en la abundancia relativa de ambos iflavirus según su procedencia. En estudios previos se había observado que las infecciones letales del SeMNPV en huéspedes infectados por SelV generaban OB (cuerpos de oclusión) con iflavirus asociados. Esta asociación mejora la estabilidad del iflavirus fuera del huésped y su transmisibilidad e infectividad. En cambio, las propiedades insecticidas de los OBs asociados a SelV se vieron reducidas. En concreto, se observó que la presencia de SelV disminuye la patogenicidad (CL50) de OBs de SeMNPV, aunque no hubo variaciones significativas en el tiempo letal del virus (TMM) o en la producción de 08 por larva en el momento de su muerte. En larvas coinfectadas con el SeMNPV y suspensiones de iflavirus enriquecidas en SelV-1, SelV-2 o una mezcla de ambos, se han estudiado aspectos como la patogenicídad, tiempo letal, producción de OBs tras la muerte de la larva y la prevalencia del SeMNPV en adultos supervivientes a la infección. La concentración letal media (CLso) del SeMNPV disminuyó en presencia de SelV, aunque el tiempo medio de mortalidad no resultó afectado. La producción de OBs fue significativamente inferior en los individuos coinfectados. En larvas de S. exigua del cuarto estadio coinfectadas con SeMNPV y SelV se observó una reducción del incremento de peso explicando así la diferencia de producción de OBs por larva. Por último, la prevalencia de SeMNPV no se vio modificada por una coinoculación con iflavirus, pero la carga viral del SeMNPV aumentaba con la presencia de SelV-2 con respecto al control y a SelV-1. Los OBs producidos en larvas de S. exigua coinfectadas por SeMNPV e iflavírus presentaban características físicas diferenciales que nos permitió separar dos subpoblaciones de OBs en función del número de SelV-1 asociados a los OBs. Estas dos subpoblaciones de OBs mostraban distinta densidad específica por lo que fueron separados en un gradiente de sacarosa. OBs con menor densidad específica presentaban un menor número medio de genomas por OB del SeMNPV debido a una mayor presencia de genomas de SelV-1.Aunque el número de ODVs por 08 no fue significativamente distinto en ambas subpoblaciones de OBs,sí se pudo demostrar que el número medio de nucleocápsidas por ODV fue menor en los OBs que llevaban asociados un mayor número de genomas de SelV-1. Este resultado está en consonancia con la baja infectividad que presentan los OBs asociados a iflavirus detectada anteriormente. Por último, y debido a la importancia de iflavirus en las poblaciones de S. exigua, se estudió como afectaba la infección por iflavirus a algunas de las características biológicas de S. exigua. Se comprobó que las infecciones del SelV-1 afectaron negativamente a la ganancia de peso de las larvas y pupa y la supervivencia del adulto, comparado con insectos no tratados. Sin embargo, la inoculación del SelV-2 no produjo variaciones en ninguno de los parámetros estudiados. El análisis de la evolución de la infección por SelV a lo largo del desarrollo larvario, de pupa y adulto del huésped reveló aumentos importantes en la carga del SelV-1, mientras que el SelV-2 se mantuvo siempre a niveles bajos (basales). Las larvas de S. exígua con infecciones persistentes por SelV-1, naturales o inducidas , presentaron una mayor susceptibilidad al SeMNPV. El valor de la CLso del SeMNPV para las larvas con infección persistente por SelV-1 fue más de 4 veces menor que las larvas libres de SelV-1, mientras que el TMM se redujo en 12 horas. A parte de estos efectos positivos, las infecciones persistentes de SelV-1 también pueden afectar negativamente a ciertas características del SeMNPV como son la capacidad insecticida de los OBs asociados a SelV y la transm isión horizontal del SeMNPV en el medio. La asociación de los iflavirus puede afectar a la seguridad del SeMNPV como agente de control biológico ya que estos iflavirus guardan una estrecha relación con otros virus de RNA patógenos para humanos (hepatitis, polio, etc.). Todo ello nos lleva a concluir que las infecciones de iflavirus en las poblaciones de S. exigua pueden ser un inconveniente para la bioseguridad y para la producción a gran escala de bioinsecticidas, que actualmente se basa en el uso de líneas de insectos vivos los cuales deberían estar libres de infecciones.