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Carballo Palos, Arkaitz

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https://academica-e.unavarra.es/handle/2454/48798

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Carballo Palos

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ProducciĆ³n Agraria

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End date: 2020 Ɨ Start date: 2016 Ɨ

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    PublicationOpen Access
    Interference of iflavirus in SeMNPV as a biological control agent
    (2017) Carballo Palos, Arkaitz; Caballero Murillo, Primitivo; Murillo PĆ©rez, Rosa; Williams, Trevor; ProducciĆ³n Agraria; Nekazaritza Ekoizpena
    La rosquilla verde, Spodoptera exigua (HĆ¼bner) (Lepidoptera: Noctuidae), es una especie polĆ­faga ampliamente distribuida por todas las zonas templadas del mundo, incluyendo EspaƱa, donde se ya ha establecido, causando grandes pĆ©rdidas econĆ³micas en cultivos hortĆ­colas de invernadero. Como alternativa al control quĆ­mico, el nucleopoliedrovirus mĆŗltiple 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 Ć”mbito de la producciĆ³n integrada o biolĆ³gica. La aplicaciĆ³n del virus en campo no solo mata a un elevado porcentaje de las larvas, sino que las que sobreviven al tratamiento adquieren una infecciĆ³n subletal que es transmitida a los individuos de las siguientes generaciones favoreciendo asĆ­ el control mediante SeMNPV de estas poblaciones de S. exigua. Las infecciones encubiertas son un fenĆ³meno 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 tĆ©cnicas de secuenciaciĆ³n (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 huĆ©sped y como interfieren sobre la capacidad insecticida del SeMNPV como agente de control biolĆ³gico. 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 estudiĆ³ la prevalencia y abundancia de SelV-1 y SelV-2 en adultos de S. exigua de diferentes orĆ­genes geogrĆ”ficos, para establecer su importancia en poblaciones naturales y experimentales de la plaga. Se determinĆ³ que ambos iflavirus infectaban de manera persistente a seis poblaciones de S. exigua de diversos orĆ­genes establecidas en cautividad, aunque con variaciones en la abundancia relativa de ambos iflavirus segĆŗn su procedencia. En estudios previos se habĆ­a observado que las infecciones letales del SeMNPV en huĆ©spedes infectados por SelV generaban OB (cuerpos de oclusiĆ³n) con iflavirus asociados. Esta asociaciĆ³n mejora la estabilidad del iflavirus fuera del huĆ©sped y su transmisibilidad e infectividad. En cambio, las propiedades insecticidas de los OBs asociados a SelV se vieron reducidas. En concreto, se observĆ³ 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 producciĆ³n 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 patogenicĆ­dad, tiempo letal, producciĆ³n de OBs tras la muerte de la larva y la prevalencia del SeMNPV en adultos supervivientes a la infecciĆ³n. La concentraciĆ³n letal media (CLso) del SeMNPV disminuyĆ³ en presencia de SelV, aunque el tiempo medio de mortalidad no resultĆ³ afectado. La producciĆ³n de OBs fue significativamente inferior en los individuos coinfectados. En larvas de S. exigua del cuarto estadio coinfectadas con SeMNPV y SelV se observĆ³ una reducciĆ³n del incremento de peso explicando asĆ­ la diferencia de producciĆ³n de OBs por larva. Por Ćŗltimo, la prevalencia de SeMNPV no se vio modificada por una coinoculaciĆ³n 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 iflavĆ­rus presentaban caracterĆ­sticas fĆ­sicas diferenciales que nos permitiĆ³ separar dos subpoblaciones de OBs en funciĆ³n del nĆŗmero de SelV-1 asociados a los OBs. Estas dos subpoblaciones de OBs mostraban distinta densidad especĆ­fica por lo que fueron separados en un gradiente de sacarosa. OBs con menor densidad especĆ­fica presentaban un menor nĆŗmero medio de genomas por OB del SeMNPV debido a una mayor presencia de genomas de SelV-1.Aunque el nĆŗmero de ODVs por 08 no fue significativamente distinto en ambas subpoblaciones de OBs,sĆ­ se pudo demostrar que el nĆŗmero medio de nucleocĆ”psidas por ODV fue menor en los OBs que llevaban asociados un mayor nĆŗmero de genomas de SelV-1. Este resultado estĆ” en consonancia con la baja infectividad que presentan los OBs asociados a iflavirus detectada anteriormente. Por Ćŗltimo, y debido a la importancia de iflavirus en las poblaciones de S. exigua, se estudiĆ³ como afectaba la infecciĆ³n por iflavirus a algunas de las caracterĆ­sticas biolĆ³gicas de S. exigua. Se comprobĆ³ 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 inoculaciĆ³n del SelV-2 no produjo variaciones en ninguno de los parĆ”metros estudiados. El anĆ”lisis de la evoluciĆ³n de la infecciĆ³n por SelV a lo largo del desarrollo larvario, de pupa y adulto del huĆ©sped revelĆ³ aumentos importantes en la carga del SelV-1, mientras que el SelV-2 se mantuvo siempre a niveles bajos (basales). Las larvas de S. exĆ­gua 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 infecciĆ³n persistente por SelV-1 fue mĆ”s 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 tambiĆ©n pueden afectar negativamente a ciertas caracterĆ­sticas del SeMNPV como son la capacidad insecticida de los OBs asociados a SelV y la transm isiĆ³n horizontal del SeMNPV en el medio. La asociaciĆ³n de los iflavirus puede afectar a la seguridad del SeMNPV como agente de control biolĆ³gico ya que estos iflavirus guardan una estrecha relaciĆ³n con otros virus de RNA patĆ³genos 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 producciĆ³n a gran escala de bioinsecticidas, que actualmente se basa en el uso de lĆ­neas de insectos vivos los cuales deberĆ­an estar libres de infecciones.
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    PublicationOpen Access
    Iflavirus covert infection increases susceptibility to nucleopolyhedrovirus disease in Spodoptera exigua
    (MDPI, 2020) Carballo Palos, Arkaitz; Williams, Trevor; Murillo PĆ©rez, Rosa; Caballero Murillo, Primitivo; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology - IMAB; AgronomĆ­a, BiotecnologĆ­a y AlimentaciĆ³n
    Naturally occurring covert infections in lepidopteran populations can involve multiple viruses with potentially different transmission strategies. In this study, we characterized covert infection by two RNA viruses, Spodoptera exigua iflavirus 1 (SeIV-1) and Spodoptera exigua iflavirus 2 (SeIV-2) (family Iflaviridae) that naturally infect populations of Spodoptera exigua, and examined their influence on susceptibility to patent disease by the nucleopolyhedrovirus Spodoptera exigua multiple nucleopolyhedrovirus (SeMNPV) (family Baculoviridae). The abundance of SeIV-1 genomes increased up to ten-thousand-fold across insect developmental stages after surface contamination of host eggs with a mixture of SeIV-1 and SeIV-2 particles, whereas the abundance of SeIV-2 remained constant across all developmental stages. Low levels of SeIV-2 infection were detected in all groups of insects, including those that hatched from surface-decontaminated egg masses. SeIV-1 infection resulted in reduced larval weight gain, and an unbalanced sex ratio, whereas larval developmental time, pupal weight, and adult emergence and fecundity were not significantly affected in infected adults. The inoculation of S. exigua egg masses with iflavirus, followed by a subsequent infection with SeMNPV, resulted in an additive effect on larval mortality. The 50% lethal concentration (LC50) of SeMNPV was reduced nearly 4-fold and the mean time to death was faster by 12 h in iflavirus-treated insects. These results suggest that inapparent iflavirus infections may be able to modulate the host response to a new pathogen, a finding that has particular relevance to the use of SeMNPV as the basis for biological pest control products.
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    PublicationOpen Access
    Iflavirus increases its infectivity and physical stability in association with baculovirus
    (PeerJ, 2016) Jakubowska, Agata; Murillo PĆ©rez, Rosa; Carballo Palos, Arkaitz; Williams, Trevor; Lent, Jan W. M. van; Caballero Murillo, Primitivo; Herrero, Salvador; Nekazaritza Ekoizpena; ProducciĆ³n Agraria; IdAB. Instituto de AgrobiotecnologĆ­a / Agrobioteknologiako Institutua
    Virus transmission and the prevalence of infection depend on multiple factors, including the interaction with other viral pathogens infecting the same host. In this study, active replication of an iflavirus, Spodoptera exigua iflavirus 1 (order Picornavirales) was observed in the offspring of insects that survived following inoculation with a pathogenic baculovirus, Spodoptera exigua multiple nucleopolyhedrovirus. Tracking the origin of the iflavirus suggested the association of this virus with the occlusion bodies of the baculovirus. Here we investigated the effect of this association on the stability and infectivity of both viruses. A reduction in baculovirus pathogenicity, without affecting its infectivity and productivity, was observed when associated with the iflavirus. In contrast, viral association increased the infectivity of the iflavirus and its resistance to ultraviolet radiation and high temperature, two of the main factors affecting virus stability in the field. In addition, electron microscopy analysis revealed the presence of particles resembling iflavirus virions inside the occlusion bodies of the baculovirus, suggesting the possible co-occlusion of both viruses. Results reported here are indicative of facultative phoresis of a virus and suggest that virus virus interactions may be more common than currently recognized, and may be influential in the ecology of baculovirus and host populations and in consequence in the use of baculoviruses as biological insecticides.
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    PublicationOpen Access
    Co-infection with iflaviruses influences the insecticidal properties of Spodoptera exigua multiple nucleopolyhedrovirus occlusion bodies: implications for the production and biosecurity of baculovirus insecticides
    (Public Library of Science, 2017) Carballo Palos, Arkaitz; Murillo PĆ©rez, Rosa; Jakubowska, Agata; Herrero, Salvador; Williams, Trevor; Caballero Murillo, Primitivo; Nekazaritza Ekoizpena; ProducciĆ³n Agraria; IdAB. Instituto de AgrobiotecnologĆ­a / Agrobioteknologiako Institutua
    Biological insecticides based on Spodoptera exigua multiple nucleopolyhedrovirus (SeMNPV) can efficiently control S. exigua larvae on field and greenhouse crops in many parts of the world. Spanish wild populations and laboratory colonies of S. exigua are infected by two iflaviruses (SeIV-1 and SeIV-2). Here we evaluated the effect of iflavirus co-infection on the insecticidal characteristics of SeMNPV occlusion bodies (OBs). Overall, iflavirus coinoculation consistently reduced median lethal concentrations (LC50) for SeMNPV OBs compared to larvae infected with SeMNPV alone. However, the speed of kill of SeMNPV was similar in the presence or absence of the iflaviruses. A reduction of the weight gain (27%) associated with iflavirus infection resulted in a 30% reduction in total OB production per larva. Adult survivors of SeMNPV OB inoculation were examined for covert infection. SeMNPV DNA was found to be present at a high prevalence in all SeIV-1 and SeIV-2 coinfection treatments. Interestingly, co-inoculation of SeMNPV with SeIV-2 alone or in mixtures with SeIV-1 resulted in a significant increase in the SeMNPV load of sublethally infected adults, suggesting a role for SeIV-2 in vertical transmission or reactivation of sublethal SeMNPV infections. In conclusion, iflaviruses are not desirable in insect colonies used for large scale baculovirus production, as they may result in diminished larval growth, reduced OB production and, depending on their host-range, potential risks to non-target Lepidoptera.