Introducción

Los virus de plantas son parásitos obligados que dependen de la maquinaria celular de sus huéspedes para replicarse y necesitan transmitirse de un huésped a otro para sobrevivir. A pesar de que otras formas de transmisión de virus son posibles, la mayoría de los virus de plantas se transmiten por vectores. Los insectos, particularmente los hemípteros, con su aparato bucal picador-succionador (principalmente pulgones, moscas blancas y cicadélidos), son los vectores más frecuentes y eficientes de virus de plantas (Nault, 1997; Hogenhout et al., 2008). Por esta razón, el conocimiento sobre el comportamiento del insecto y su dispersión es de vital importancia para entender la epidemiología viral. El comportamiento de los insectos vectores puede ser alterado por los virus, de forma que la frecuencia y la naturaleza de la interacción virus-vector sea modificada para optimizar la transmisión y dispersión del virus (Eigenbrode et al., 2002; Bosque-Pérez y Eigenbrode, 2011; Mauck et al., 2012; Shrestha et al., 2012; van Molken et al., 2012; Moreno-Delafuente et al., 2013; Huot et al., 2013).

Recientemente ha sido propuesta la "Hipótesis de Manipulación del Vector" (Vector Manipulation Hypothesis, VMH) para explicar las estrategias que los patógenos de plantas utilizan para mejorar su propia dispersión mediante la alteración del comportamiento de sus insectos vectores (Ingwell et al., 2012). Según la VMH, los patógenos de plantas pueden influir en el comportamiento y en la biología de sus insectos vectores de dos maneras diferentes: directamente (mediada por la presencia del virus en el cuerpo del vector) e indirectamente (mediada por los cambios que ocurren en la planta como consecuencia de la infección viral). La mayoría de los cambios inducidos por los virus en las plantas tienen efectos positivos (o neutros) en su transmisión por vectores y los virus que muestran mecanismos de transmisión similares comparten los mismos efectos sobre el comportamiento del vector de manera que la eficiencia de la transmisión sea optimizada (Mauck et al., 2012).

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Publicado en: Carmo-Sousa, M., Moreno, A., Garzo, E., Fereres, A., 2014. A non-

persistently trasmitted-virus induces a pull-push strategy in its aphid vector to optimize transmission and spread. Virus Research, 186, 38-46.

El comportamiento de los pulgones y las interacciones virus-vector determinan cómo es transmitido un virus, así como la eficiencia de una especie de pulgón para transmitir dicho virus (Gray y Banerjee, 1999). Por ello, los virus transmitidos de manera persistente (PT) (y algunos virus de transmisión semipersistente -SP) se transmiten por lo general por especies de pulgones que colonizan el cultivo y que suelen necesitar alcanzar el floema de la planta huésped y alimentarse sostenidamente para adquirir e inocular estos virus de manera efectiva. Los virus PT tienen una relación muy específica con sus insectos vectores lo cual conlleva a que exista un limitado número de especies capaces de transmitir este tipo de virus (Gildow y Gray, 1993; Gray y Gildow, 2003). Por otra parte, los virus transmitidos de manera no persistente (NP), representan la mayoría de los virus transmitidos por pulgones y son transmitidos durante las pruebas intracelulares de los estiletes en los tejidos superficiales de las plantas por muchas especies de pulgones, que transitan pero no colonizan el cultivo. Por el contrario, las pruebas de alimentación sostenidas reducen la eficacia de transmisión en el caso de los virus NP (Ng y Falk, 2006). La relación de los virus transmitidos de manera NP con sus vectores no es tan específica como para los virus PT y las interacciones virus-vector son probablemente limitadas a los efectos indirectos del virus a través de las modificaciones en la planta huésped como consecuencia de la infección (Mauck et al., 2010).

Las plantas infectadas con virus PT tienden a ser más atractivas y/o llamativas para sus vectores que las plantas no infectadas (Castle et al., 1998; Eigenbrode et al., 2002; Jiménez-Martínez et al., 2004a; Srinivasan et al., 2006; Medina Ortega et al., 2009; Bosque- Pérez y Eigenbrode, 2011). Por otra parte, los vectores que se alimentan de plantas infectadas con virus PT frecuentemente tienen una mayor supervivencia de las ninfas, mayor fecundidad, longevidad y/o incremento en la tasa de crecimiento (Fereres et al., 1989; Castle y Berger, 1993; Jiménez-Martínez et al., 2004b; Srinivasan et al., 2008).

En el caso de los virus NP, los trabajos que describen la posible preferencia de sus vectores por la plantas infectadas o su efecto sobre la biología del vector son más limitados. En su trabajo con el virus del mosaico del pepino (CMV) Mauck et al. (2010) demostraron que individuos alados y ápteros de las especies A. gossypii y M. persicae son atraídos inicialmente por los compuestos orgánicos volátiles emitidos por las plantas infectadas con CMV. Sin embargo, tras estar un tiempo en la planta infectada, los pulgones prefieren abandonarla y moverse hacia las plantas no infectadas. También Eckel (1990), mostró que plantas de tabaco infectadas con el virus del grabado del tabaco (Tobacco etch virus, TEV,

Potyvirus) eran más atractivas para los pulgones que las plantas no infectadas. Además,

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Potyvirus) mostraron que Rhopalosiphum maidis (Fitch) permanece más tiempo en plantas de

soja no infectadas que en plantas infectadas con el virus antes de despegar, aunque no observaron ninguna preferencia en el caso de M. persicae (Fereres et al., 1999).

Durante la fase de aterrizaje, los pulgones son guiados por señales visuales y olfativas procedentes de las plantas que pueden actuar como huéspedes potencialmente aceptables. Está demostrado que la mayoría de las especies de pulgones son especialmente atraídas por el color amarillo o amarillo-verdoso, lo que puede indicar un estado nutricional favorable en términos de nitrógeno soluble (Kennedy et al., 1961; Moericke, 1969; Fereres et al., 1999; Döring. et al., 2009). La infección viral puede producir cambios similares en el color y en la emisión de compuestos volátiles de la planta, favoreciendo la atracción de los pulgones para aterrizar en el cultivo (Ajayi y Dewar, 1983; Eigenbrode et al., 2002). Éste es el caso de algunos virus NP que promueven la atracción de los vectores alados a través de los síntomas cloróticos y las emisiones de olores emitidos por las plantas infectadas (Macias y Mink, 1969; Mauck et al., 2010). Esta atracción de los vectores por las plantas infectadas puede tener consecuencias importantes en la dispersión viral, como en los modelos de transmisión NP, evidenciando el hecho de que el número de plantas visitadas por día es una variable clave que favorece la dispersión del virus (Madden et al., 1990 y 2000). Una vez que los pulgones aterrizan en una planta empiezan a hacer pruebas superficiales consecutivas mediante punciones intracelulares de los estiletes en las que utilizan señales gustativas para discriminar entre plantas huéspedes y no huéspedes. Después, los estiletes penetran profundamente a través de los espacios intercelulares del tejido vegetal para alcanzar los tejidos vasculares y penetrar en los elementos cribosos del floema donde permanecen alimentándose durante largos periodos de ingestión de savia floemática (Fereres y Moreno, 2009). Para estudiar el comportamiento alimenticio de insectos vectores y evaluar los parámetros relacionados con la penetración de los estiletes en los tejidos de la planta, se ha empleado la técnica de Gráficos de Penetración Eléctrica (EPG) que registra en tiempo real distintas ondas asociadas a las diferentes actividades de prueba de los insectos (Tjallingii, 1988). Con el uso de la técnica de EPG, ha sido posible estudiar el proceso de selección del huésped por los insectos fitófagos, así como la caracterización de las actividades de los estiletes asociadas a la transmisión de patógenos de plantas. Se sabe que en la penetración intracelular de los estiletes, visualizadas como caídas de potencial (pd) durante las pruebas en la epidermis y mesófilo, tienen lugar la adquisición y la inoculación de los virus NP (Powell et al., 1995; Martín et al., 1997; Powell, 2005). El número de pruebas cortas, el número de pd y el tiempo transcurrido desde la última

pd hasta el final de la prueba tienen una correlación positiva con la adquisición y posterior

pulgones que hacen un mayor número de pruebas superficiales y breves punciones intracelulares del estilete transmiten virus NP con mayor eficiencia.

En este capitulo de la Tesis, se evaluó la preferencia y el comportamiento alimenticio del vector A. gossypii en plantas de pepino infectadas con CMV. Una combinación de ensayos de libre elección llevada a cabo en condiciones de invernadero y ensayos utilizando la técnica de EPG, permitió evaluar los efectos indirectos de la infección por el virus CMV en la preferencia y asentamiento, despegue y aterrizaje y comportamiento alimenticio de A.

gossypii en plantas de pepino.