Genetic diversity of the root lesion nematode pratylenchus penetrans

Abstract

Os nemátodes das lesões radiculares (NLR), Pratylenchus spp., são um grupo de nemátodes parasitas de plantas altamente polífagos, que têm um grande impacto económico a nível mundial. Pratylenchus penetrans é uma espécie importante de NLR do ponto de vista económico, pois afeta uma vasta gama de plantas cultivadas. Em Portugal, esta espécie é encontrada frequentemente em batateira, mas apesar da deteção prévia nesta cultura, existe pouca informação sobre as características morfométricas e moleculares de isolados portugueses. O objetivo deste estudo foi avaliar a variação inter e intra-isolados de P. penetrans em Portugal, bem como as relações moleculares com P. penetrans identificados noutros países e em outros hospedeiros. Na primeira parte deste estudo, os caracteres morfométricos de cinco isolados portugueses de P. penetrans, multiplicados in vitro em culturas de discos de cenoura, foram comparados, tendo sido encontrada variabilidade morfométrica dentro e entre os isolados. No entanto, as diferenças de variabilidade são semelhantes às descritas anteriormente para outros P. penetrans de outras partes do mundo. Dos 15 caracteres morfométricos estudados, a posição da vulva (razão de V) nas fêmeas e o comprimento do estilete, tanto nas fêmeas como nos machos, apresentaram o menor coeficiente de variabilidade intra e inter-isolado. A sua estabilidade confirma que estes caracteres são importantes no diagnóstico desta espécie. Na segunda parte do trabalho, foi avaliada a diversidade genética dos cinco isolados nas regiões genómicas COI e ITS. Os isolados apresentaram maior diversidade genética na região ITS do que na região COI, com 15 e 6 haplótipos diferentes, das 15 sequências ITS e 14 sequências COI, respetivamente. Foi encontrada diversidade genética intra isolado em todos os isolados analisados, com exceção de um isolado na região COI. Os resultados também mostraram que a diferenciação dos isolados de Portugal não estava relacionada com a sua origem geográfica. Apesar da elevada diversidade intraespecífica encontrada, as análises filogenéticas revelaram que ambas as regiões, COI e ITS, permitem separar as espécies de P. penetrans de outras espécies próximas, como P. pinguicaudatus, P. fallax e P. thornei. No entanto, não foi possível agrupar P. penetrans pertencentes ao mesmo país ou provenientes de hospedeiros semelhantes. A informação obtida neste estudo contribui para aumentar o conhecimento sobre a variabilidade de P. penetrans associados à cultura de batateira em Portugal.

Root-lesion nematodes (RLN), Pratylenchus spp., are a highly polyphagous group of plant parasitic nematodes causing great economic losses worldwide. Pratylenchus penetrans is an important RLN species from an economic point of view, since it affects a wide range of cultivated plants. In Portugal, this species is found frequently in potato but despite the previous detection in this crop, little information is available on the morphometric and molecular characteristics of Portuguese isolates. The objective of this study was to assess the intra and inter-isolate variation of P. penetrans from Portugal, as well as their molecular relationships with isolates identified in other countries and hosts. In the first part of this study, the morphometric characters of five Portuguese P. penetrans isolates, propagated on in vitro carrot disc cultures, were compared in detail. Morphometrical variability within and between isolates were observed. However, differences fall within the range of the variability described previously in P. penetrans isolates from other parts of the world. Of the 15 morphometrical characters studied, the position of the vulva (V ratio) in the females and the stylet length in both females and males had the lowest coefficient of intra and inter-isolate variability. Their stability confirms that these characters are important in the diagnostics of this species. In the second part of the work, the COI and ITS genomic regions of the five isolates were selected for sequencing, in order to evaluate the intraspecific genetic diversity of this species. ITS region revealed higher genetic diversity than the COI, with 15 and 6 different haplotypes from the 15 ITS and 14 COI sequences, respectively. Intra and inter-isolate genetic diversity was found in all isolates with exception for one isolate in COI region. Results also showed that the differentiation of isolates from Portugal was not related with their geographical origin. In spite of the high intraspecific diversity found, phylogenetic analyses revealed that both COI and ITS regions allow the separation of P. penetrans species from other related species, such as P. pinguicaudatus, P. fallax and P. thornei. Additionally, no grouping of P. penetrans belonging to the same country or originated from the same host was found. The information obtained in this study contributes to increase understanding about the variability of P. penetrans occurring in Portuguese potato crops.