Analysis of genes potentially involved in vertical transmission of Spodoptera exigua multiple nucleopolyhedrovirus

Abstract

El Nucleopoliedrovirus de Spodoptera exigua (Baculoviridae) constituye el ingrediente activo de bioinsecticidas empleados en producción ecológica de hortícolas. Los baculovirus son principalmente transmitidos horizontalmente de insecto a insecto, aunque recientemente en este sistema patógeno-huésped se ha puesto de manifiesto la importancia de la transmisión vertical (adultos a sus descendientes). Aunque los mecanismos moleculares son todavía desconocidos, se han identificado mutaciones en genotipos ligados a la transmisión vertical, incluido el SeAL1. En este estudio, examinamos el posible papel de los genes que albergan dichas diferencias (Se5, Se96 and Se99) y que hipotéticamente podrían estar involucrados en la transmisión vertical. Para ello, tres genotipos recombinantes (SeBacAL1Δ05, SeBacAL1Δ96 and SeBacAL1Δ99) en los que estos genes has sido suprimidos son examinados en comparación con el genotipo original SeAL1 mediante bioensayos para evaluar su capacidad para inducir infecciones subletales en adultos. Larvas en cuarto estadio de S. exigua fueron inoculadas oralmente con concentraciones subletales de los distintos tratamientos virales. Los insectos supervivientes fueron criados hasta la fase adulta, donde la presencia de ADN viral fue examinada mediante q-PCR. La identidad de cada virus fue comprobada mediante un análisis del ADN viral con la endonucleasa de restricción BglII. Los perfiles de restricción mostraron una banda extra de ~7.5 kb en SeBacAL1Δ99, indicando una importante modificación a nivel genómico. Las concentraciones subletales determinadas, fueron de 104 OB/ml para todos los tratamientos, excepto para SeBacAL1Δ05, para el que fue necesario 100 veces más. No se pudo detectar ADN viral en los adultos expuestos a ningún tipo de tratamiento viral. Las razones por las que las infecciones subletales no pudieron detectarse son discutidas

The Nucleopolyhedrovirus of Spodoptera exigua (Baculoviridae) is the active ingredient of bioinsecticides currently applied in organic production. Baculoviruses are mainly transmitted horizontally from insect to insect, but recent studies on the S. exigua hostpathogen system revealed that vertical transmission (from parents to offspring) also occurs. Although the biological mechanisms of the pathway remain mainly unknown, common mutations in the sequence of three genomes of genotypes specialized in vertical transmission were identified, including SeAL1. In this study, we examine the potential role of three genes (Se5, Se96 and Se99) hosting those mutations and, thus hypothetically involved in vertical transmission. For this, three bacmid-based recombinants (SeBacAL1Δ05, SeBacAL1Δ96 and SeBacAL1Δ99) in which these genes had been knocked out were bioassayed in comparison with the wild-type genotype SeAL1. Bioassays were performed to assess the capability of this recombinant to induce sublethal infections in adults. Fourth instar larvae were orally inoculated with sublethal concentration and survivors reared to adult stage and examined for viral DNA presence by q-PCR. Restriction Fragments Length Polymorphism (RFLP) analysis with BglII was performed to confirm the identity of each virus after an amplification cycle. We observed an extra band of ~7.5 kb in the SeBacAL1Δ99 profile, indicating important modification at a genomic level. The concentrations to kill 50% of treated larvae was determined to be 104 OB/ml for all treatments except for SeBacAL1Δ05, for which 106 OB/ml was needed. Unexpectedly, we failed to detect virus in adults exposed to any viral treatments. The reason behind sublethal infections were non-detectable is discussed