Genetic variants in Argentinean isolates of Spodoptera frugiperda Multiple Nucleopolyhedrovirus

Abstract

The fall armyworm, Spodoptera frugiperda (JE Smith) is a key pest in the Americas. Control strategies are mainly carried out by use of chemical insecticides and transgenic crops expressing Bacillus thuringiensis toxins. In the last years, resistance of S. frugiperda populations to transgenic corn was reported in different Latin American countries. The baculovirus Spodoptera frugiperda Multiple Nucleopolyhedrovirus (SfMNPV) is a pathogenic agent for the fall armyworm and a potential alternative for its control in integrated pest management strategies. In this work, we analyze some characteristics of two baculovirus isolates collected from maize (SfMNPV-M) and cotton (SfMNPV-C) fields from Argentina. The isolates were compared by restriction enzymes patterns and the analysis reveals the presence of genotypic variants in the SfMNPV-M isolate. We confirmed a deletion by sequencing fragments encompassing egt gene and most part of its contiguous gene (orf A) in a SfMNVP-M genotypic variant. Additionally, we estimated the 50% lethal dose and median survival time of each isolate in bioassays with S. frugiperda larvae. Keywords Fall armyworm • SfMNPV isolates • Biological control • Baculovirus • Agricultural pestThe fall armyworm, Spodoptera frugiperda (JE Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) is an important pest of maize and other crops in the Americas [1, 2] and has been recently reported in Africa [3]. Management of the fall armyworm is mainly carried out through the use of chemical insecticides and transgenic crops expressing Bacillus thuringiensis toxins [4]. In recent years, resistance of S. frugiperda populations to transgenic corn was reported in Puerto Rico, . Therefore, the use of biological control agents as an alternative for the integrated management of the fall armyworm has gained renewed interest.The baculovirus Spodoptera frugiperda Multiple Nucleopolyhedrovirus (SfMNPV) is the main pathogen causing epizootic outbreaks in natural populations of the fall armyworm [8,9]. Several studies have shown that baculoviruses adapt to their local host populations and do not present the same performance when applied to host populations from different regions [10,11]. Therefore, it is required to study different isolates to rationally select the best biocontrol agent to a specific location. Currently, there are five complete SfM-NPV genomes available in GenBank [12][13][14][15]. The in silico analysis of their restriction endonuclease (REN) patterns evidences variation observed experimentally in SfMNPV isolates reported in early studies [9,[16][17][18].Edited by A. Lorena Passarelli.

Genomic diversity in a population of Spodoptera frugiperda nucleopolyhedrovirus

“…Genome structural variants (SVs), which comprise deletions, insertions, inversions, duplications and translocations, represent another source of diversity in populations of baculovirus and other large DNA viruses (Loiseau et al 2020). For SfMNPV, deletions affecting the egt locus have been reported previously as the main SVs (Serrano et al 2012;Niz et al 2020). We decided to investigate the presence of other SVs in our dataset in order to complement the existing body of knowledge.…”

Caracterización de baculovirus autóctonos para el control de la oruga militar tardía (<i>Spodoptera frugiperda</i>)

“…Sumado a esto, se ha descripto que las poblaciones naturales de SfMNPV presentan una gran variedad de genomas defectivos, los cuales presentan extensas deleciones en su genoma. 92 Si bien no se conocen en profundidad las implicancias funcionales de este fenómeno, estudios recientes sugieren que estas deleciones podrían modular la relación entre velocidad de muerte del hospedador y la cantidad de progenie viral que se produce. 34 En este sentido, el gen viral ecdysteroid UDP-glucosyltransferase (egt), involucrado en la inhibición del proceso de muda y la prolongación del estadío larval del hospedador, juega un papel importante en los genotipos defectivos.…”

“…173 Para SfMNPV, se han reportado previamente deleciones que afectan el locus egt como las principales SV. 92,174 Decidimos investigar la presencia de otras SV 175 Las duplicaciones y deleciones presentaron una frecuencia en el rango de 1.9 x 10 -5 -1.7 x 10 -3 , pero las deleciones afectando los genes egt y odv-e66a, junto con el evento de inversión, presentaron frecuencias superiores (2.3 x 10 -3 -1.2 x 10 -2 ). Dado que estábamos interesados en estudiar qué secuencias codificantes poseen la mayor variabilidad, se analizaron los niveles de mutaciones no sinónimas presentes en cada región codificante a nivel intra-e inter-aislamiento (Figura 3.3).…”

“…Las estrategias de mejoramiento de este virus se han centrado mayoritariamente en el descubrimiento y caracterización de aislamientos con propiedades de control deseables, como ser tiempo de muerte rápido, baja dosis letal y estabilidad a campo. 90,92,97,98 El uso de abrillantadores ópticos, los cuales proveen protección a los OB contra los rayos UV, y otros medios de formulación han sido explorados como un medio para extender la potencia de las formulaciones basadas en baculovirus. 99,100 Por otra parte, la idea de complementar formulaciones de nucleopoliedrovirus con granulovirus que actúan como potenciadores, debido a la presencia de proteínas de virulencia en su OB, ha sido postulada como un método para incrementar su capacidad pesticida.…”

“…166,167 Mas aún, ensayos biológicos comparativos entre distintas variantes genotípicas presentes dentro de un mismo aislamiento de SfMNPV han demostrado que estos genotipos pueden diferir en sus propiedades biológicas. 33,34,90,92,168 La innovación genética es una de las mayores fuentes de adaptación durante el proceso de coevolución entre el virus y su hospedador. 169,170 Para el caso del baculovirus modelo, Autographa californica Multiple Nucleopolyhedrovirus (AcMNPV), los polimorfismos presentes en la población viral se han demostrado como fuente relevante de diversidad funcional para las proteínas virales.…”