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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/42140
ORCID: | http://orcid.org/0000-0001-9252-1812 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Embargado |
Embargo Date: | 2025-10-24 |
Title: | The phylogeography of begomoviruses: mapping informative regions in viral genomes |
Alternate title (s): | A filogeografia dos begomovírus: mapeando regiões informativas em genomas virais A filogeografia dos begomovírus: mapeando regiões informativas em genomas virais |
Author: | Verdolin, Lilian Guimaraes |
First Advisor: | Lima, Alison Talis Martins |
First member of the Committee: | Tebaldi, Nilvanira Donizete |
Second member of the Committee: | Zerbini, Francisco Murilo |
Third member of the Committee: | Melo, Fernando Lucas de |
Summary: | Os begomovírus são notórios pela sua capacidade de infectar uma ampla gama de espécies de plantas dicotiledôneas. Esses vírus são transmitidos por um complexo de espécies crípticas de mosca branca, conhecidas coletivamente como Bemisia tabaci. Os genomas do begomovírus consistem em uma (monopartidos) ou duas (bipartidos) moléculas de DNA de fita simples, e sua rápida evolução é impulsionada principalmente por mecanismos como mutação, recombinação e pseudorecombinação. A interação dinâmica entre estes mecanismos contribui significativamente para a sua elevada variabilidade genética e capacidade de adaptação rápida a novas espécies hospedeiras. Estudos anteriores sobre a microevolução de begomovírus revelaram consistentemente a segregação geográfica de suas populações, sugerindo fluxo gênico limitado em regiões distintas. Embora numerosas investigações tenham se concentrado em análises filogenéticas e genéticas populacionais de genomas de begomovírus de vários continentes, sub-regiões ou países, permanece uma lacuna notável na pesquisa relativa à evidência de isolamento por distância. Este estudo teve como objetivo investigar a evidência de isolamento por distância usando uma abordagem de Procrustes multivariada aplicada a conjuntos de dados contendo sequências completas de DNA-A (ou semelhantes a DNA-A) de begomovírus. Além disso, uma abordagem de janela móvel foi empregada para realizar um mapeamento em escala fina do sinal geográfico, utilizando segmentos de 200 nucleotídeos derivados da segmentação de sequências completas de DNA-A. Para atingir este objetivo, foi realizada uma curadoria detalhada de dados espaciais associados a cada sequência de DNA-A, com base em registros do GenBank e publicações científicas relacionadas. Posteriormente, foi realizada uma análise de divergência genética entre isolados de begomovírus, através do cálculo de distâncias patrísticas derivadas de árvores de máxima verossimilhança. Uma extensa análise de correlação entre matrizes de distância, abrangendo informações espaciais e genéticas, foi realizada utilizando a Abordagem de Procrustes para Cofilogenia (PACo). O estudo produziu evidências robustas de isolamento por distância em pelo menos três conjuntos de dados de espécies de begomovírus, compreendendo sequências de isolados de bean golden mosaic virus, cotton leaf curl Gezira virus e tomato yellow leaf curl virus. Além disso, os resultados sublinharam inequivocamente a distribuição desigual do sinal geográfico entre os genomas. Embora a segregação populacional em diferentes regiões geográficas fosse discernível em várias regiões genômicas, a evidência de isolamento por distância tendia a ser mais pronunciada em segmentos localizados, muitas vezes intercalados com regiões sem qualquer isolamento por sinal de distância. Além disso, este estudo esclarece como a variação induzida pela recombinação pode obscurecer as evidências de isolamento por distância, mesmo em conjuntos de dados contendo um número limitado de sequências de DNA-A recombinante. Finalmente, concluímos que as recentes incursões de begomovírus em regiões distantes dos seus locais de origem também contribuíram para a redução da congruência global entre dados espaciais e genéticos. |
Abstract: | Begomoviruses are notorious for their ability to infect a wide range of dicotyledonous plant species. These viruses are transmitted by a complex of cryptic whitefly species, collectively known as Bemisia tabaci. Begomovirus genomes consist of either one (monopartite) or two (bipartite) single-stranded DNA molecules, and their rapid evolution is primarily driven by mechanisms such as mutation, recombination, and pseudorecombination. The dynamic interplay among these mechanisms significantly contributes to their high genetic variability and capacity to swiftly adapt to new host species. Previous studies on microevolution of begomoviruses have consistently revealed the geographical segregation of their populations, suggesting limited gene flow across distinct regions. While numerous investigations have focused into phylogenetic and population genetic analyses of begomovirus genomes from various continents, sub-regions, or countries, there remains a noticeable research gap concerning the evidence of isolation by distance. This study aimed to investigate the evidence of isolation by distance using a multivariate Procrustean approach applied to datasets containing full-length DNA-A (or DNA-A-like) sequences of begomoviruses. Additionally, a sliding window approach was employed to perform a fine-scale mapping of the geographical signal, utilizing 200-nucleotide segments derived from the segmentation of full-length DNA-A sequences. To achieve this objective, a detailed curation of spatial data associated with each DNA-A sequence was conducted, drawing from GenBank records and related scientific publications. Subsequently, an analysis of genetic divergence among begomovirus isolates was carried out by calculating patristic distances derived from maximum likelihood trees. An extensive correlation analysis between distance matrices, encompassing both spatial and genetic information, was performed using the Procrustean Approach to Cophylogeny (PACo). The study yielded robust evidence of isolation by distance in at least three begomovirus species datasets, comprising sequences from isolates of bean golden mosaic virus, cotton leaf curl Gezira virus and tomato yellow leaf curl virus. Furthermore, the results unequivocally underscored the uneven distribution of the geographical signal across genomes. While population segregation across different geographic regions was discernible in various genomic regions, evidence of isolation by distance tended to be more pronounced in localized segments, often interspersed with regions lacking any isolation by distance signal. Additionally, this study shed light on how recombination-induced variation can obscure evidence of isolation by distance, even in datasets containing a limited number of recombinant DNA-A sequences. Finally, we concluded that recent begomovirus incursions into distant regions from their original sites of origin also contributed to the reduced global congruence between spatial and genetic data. |
Keywords: | Begomovirus Phylogeny Begomovírus Filogenia Evolution Evolução |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA::MANEJO E TRATOS CULTURAIS |
Subject: | Agronomia Agronomia Filogenia Filogenia Vírus de plantas Vírus de plantas |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Agronomia |
Quote: | VERDOLIN, Lilian Guimaraes. The phylogeography of begomoviruses: mapping informative regions in viral genomes. 2023. 47 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5053 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5053 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/42140 |
Date of defense: | 9-Oct-2023 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 15. Vida terrestre - Proteger, recuperar e promover o uso sustentável dos ecossistemas terrestres, gerir de forma sustentável as florestas, combater a desertificação, deter e reverter a degradação da Terra e deter a perda da biodiversidade. |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Agronomia |
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