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Use of molecular techniques for reporting a viral disease in vineyards in New England (first report) and RNAi for controlling a fungal disease in melon in the Brazilian Semiarid region

dc.contributor.advisorHolanda, Ioná Santos Araújo
dc.contributor.advisormailiona@ufersa.edu.br
dc.contributor.authorCosta, Talison Eugenio da
dc.contributor.coadvisorSales Júnior, Rui
dc.contributor.referee1Holanda, Ioná Santos Araújo
dc.contributor.referee2Sales Júnior, Rui
dc.contributor.referee3Bordallo, Patrícia do Nascimento
dc.contributor.referee4Paiva, Weslley de Souza
dc.contributor.referee5Silva, Shamyra Georgia de Azevedo e
dc.contributor.referee5Melo, Naama Jessica de Assis
dc.coverage.spatialMossoró
dc.date.accessioned2025-08-25T16:29:18Z
dc.date.available2025-08-25T16:29:18Z
dc.date.issued2025-05-29
dc.description.abstractThe occurrence of plant diseases is one of the main factors affecting food production worldwide. In this study, we address the application of molecular techniques in detecting viral pathogens and developing new methods for managing fungal diseases in melon. In the first chapter, we describe the initial report of the detection of an important viral pathogen in grapevines. Grapevine red blotch virus (GRBV) is an emerging pathogen that significantly impacts grape production. This pathogen causes Grapevine Red Blotch Disease (GRBD). The virus has been spreading across several states in the United States, but until now, there had been no information about its occurrence in the New England (NE) region. The objective of this study was to investigate the presence of GRBV in NE vineyards and assess the degree of genetic variability among isolates. To detect GRBV, twenty-eight samples from five vineyards in Connecticut, Rhode Island, and Massachusetts were collected between 2018 and 2020. These samples underwent DNA extraction, rolling cycle amplification (RCA), and PCR using GRBV-specific primers. Samples that produced the PCR product of the expected size were considered positive. These samples had partial and complete genomes sequenced using the Sanger method. Phylogenetic analyses revealed that the samples fell into two separate clades, predominantly with isolates in clade 1, which shows a higher degree of genetic variability, possibly explained by genetic recombination events. This is the first report of the presence of GRBV in the evaluated New England states. Correct diagnosis is the first step toward implementing control measures and reducing virus transmission. In the second chapter, we describe the exploration of an innovative method for disease control in melon. The occurrence of diseases caused by soil-dwelling fungi is one of the primary factors that reduce melon productivity (Cucumis melo L.). Rhizoctonia solani is one of the species affecting the productivity and quality of melon, causing damage at all stages of development. In this study, we aim to explore the potential of RNAi technology based on SIGS (Spray-induced gene silencing) for controlling R. solani in melon. The genes responsible for important enzymes related to the pathogenicity of R. solani, polygalacturonase (PG1) and xylanase (Xly), were used as silencing targets. The coding regions of PG1 and Xly were amplified by PCR, sequenced, and used for dsRNA synthesis. For application in detached leaf assays and in melon plants, dsRNA molecules were encapsulated in chitosan nanoparticles. The potential for R. solani control via RNAi-SIGS was evaluated in in vitro experiments (culture media) containing only dsRNA-PG1 and dsRNA-Xly solutions. In the detached leaf experiments, solutions containing dsRNA and encapsulated dsRNA (Cs-PG1 and Cs-Xly) were applied to the leaves, which were subsequently inoculated with a medium disk containing the pure culture of the pathogen. In the greenhouse experiments, the same solutions were applied to melon seedlings that were inoculated using the infested toothpick method. In the in vitro assay, a reduction in mycelial growth was observed in the treatment with dsRNA-PG1 in pectin-based medium after seven days. A decrease in lesion size was observed in detached leaves treated with dsRNA and encapsulated dsRNA after five days of inoculation. In the greenhouse experiments, a reduction in disease severity and an increase in plant growth parameters were noted in the groups treated with dsRNA, with or without the presence of chitosan nanoparticles. The control of R. solani via RNAi-SIGS shows excellent potential for use under field conditions. This study presents an innovative technology for the future management of soil-borne fungi.
dc.description.abstract2A ocorrência de doenças em plantas é um dos principais fatores que afetam a produção de alimentos no mundo. Neste trabalho, abordamos a aplicação de técnicas moleculares na detecção de patógenos virais e o desenvolvimento de novos métodos para o manejo de doenças fúngicas em meloeiro. No primeiro capítulo, descrevemos o primeiro relato da detecção de um importante patógeno viral na cultura da videira. Grapevine red blotch virus (GRBV) é um patógeno emergente que afeta de forma significativa a produção de uvas. Esse patógeno causa a Grapevine Red Blotch Disease (GRBD), ou doença da mancha vermelha da videira. O vírus vem se espalhando por diversos estados dos Estados Unidos, porém, até então, não havia informações sobre sua ocorrência nos estados da região de New England (NE). O objetivo deste estudo foi investigar a presença de GRBV em vinhedos de NE e verificar o grau de variabilidade genética entre os isolados. Para realizar a detecção de GRBV, vinte e oito amostras de cinco vinhedos dos estados de Connecticut, Rhode Island e Massachusetts foram coletadas entre 2018 e 2020. Essas amostras foram submetidas à extração de DNA, amplificação por ciclo rolante (RCA) e PCR com primers específicos para GRBV. Amostras que apresentaram o produto de PCR com o tamanho esperado foram consideradas positivas. Essas amostras tiveram seus genomas parcial e completo sequenciados pelo método de Sanger. Análises filogenéticas mostraram que as amostras foram classificadas em dois clados distintos, com a grande maioria dos isolados pertencendo ao clado 1, que apresenta maior variabilidade genética. Uma alta variabilidade genética foi observada entre as amostras, possivelmente explicada por eventos de recombinação genética. Este é o primeiro relato da presença de GRBV nos estados de New England avaliados. O diagnóstico correto é a primeira etapa para a implementação de medidas de controle e redução da transmissão do vírus. No segundo capítulo, descrevemos a exploração de um método inovador para o controle de doenças no meloeiro. A ocorrência de doenças causadas por fungos habitantes do solo é um dos principais fatores que reduzem a produtividade do meloeiro (Cucumis melo L.). Rhizoctonia solani é uma das espécies que afetam a produtividade e a qualidade do meloeiro, causando danos em todos os estágios de desenvolvimento. Neste estudo, temos como objetivo explorar o potencial da tecnologia de RNAi (RNA de interferência) baseada no SIGS (Spray-induced gene silencing) no controle de R. solani em meloeiro. Os genes responsáveis por importantes enzimas relacionadas à patogenicidade de R. solani, poligalacturonase (PG1) e xilanase (Xly), foram utilizados como alvos de silenciamento. As regiões codificadoras de PG1 e Xly foram amplificadas por PCR, sequenciadas e utilizadas para a síntese de dsRNA. Para aplicação em ensaios com folha destacada e em plantas de melão, as moléculas de dsRNA foram encapsuladas em nanopartículas de quitosana. O potencial de controle de R. solani por RNAi-SIGS foi avaliado em experimentos in vitro (meios de cultura) com soluções contendo apenas dsRNA-PG1 e dsRNA-Xly. Nos experimentos com folhas destacadas, as soluções contendo dsRNA e dsRNA encapsulado (Cs-PG1 e Cs-Xly) foram aplicadas sobre as folhas, que foram posteriormente inoculadas com um disco de meio contendo a cultura pura do patógeno. Nos experimentos conduzidos em casa de vegetação, as mesmas soluções foram aplicadas nas plântulas de melão, que foram inoculadas utilizando o método do palito infestado. No ensaio in vitro, foi observada uma redução no crescimento micelial no tratamento com dsRNA-PG1 em meio à base de pectina após sete dias. Uma redução no tamanho das lesões nas folhas destacadas foi observada nos tratamentos com dsRNA e dsRNA encapsulado após cinco dias de inoculação. Nos experimentos em casa de vegetação, observou-se uma redução na severidade da doença e um aumento nos parâmetros de crescimento das plantas nos grupos tratados com dsRNA, com ou sem a presença de nanopartículas de quitosana. O controle de R. solani por RNAi-SIGS apresenta grande potencial para utilização em condições de campo. Este estudo apresenta uma tecnologia inovadora para o controle futuro de fungos habitantes do solo.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001
dc.description.uriCódigo de Financiamento 001
dc.format.mimetypepdf
dc.identifier.advisorOrcidhttp://lattes.cnpq.br/2079609001869001
dc.identifier.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5386361314078874
dc.identifier.authorOrcid0000-0002-2530-986X
dc.identifier.bibliographicCitationCOSTA, Talison Eugenio da. Use of molecular techniques for reporting a viral disease in vineyards in New England (first report) and RNAi for controlling a fungal disease in melon in the Brazilian Semiarid region. 2025. 61 f. Tese (Doutorado em Fitotecnia) - Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2025.
dc.identifier.coadvisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8366676949063957
dc.identifier.coadvisorOrcid0000-0001-9097-0649
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/13934
dc.language.isoen_US
dc.publisher.centerCentro de Ciências Agrárias - CCA
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciencias Agronômicas e Florestais
dc.publisher.initialsUFERSA
dc.publisher.institutionUniversidade Federal Rural do Semi-Árido
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Fitotecnia
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.holderUFERSA
dc.rights.licenseAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA
dc.subject.keywordVitis vinifera
dc.subject.keywordvirus survey
dc.subject.keywordRNAi
dc.subject.keywordNanotechnology
dc.subject.keywordChitosan
dc.subject.keywordCucumis melo
dc.subject.keyworddsRNA
dc.subject.keywordVirologia vegetal
dc.subject.keywordNanotecnologia
dc.subject.keywordQuitosana
dc.titleUse of molecular techniques for reporting a viral disease in vineyards in New England (first report) and RNAi for controlling a fungal disease in melon in the Brazilian Semiarid region
dc.title.alternativeUso de técnicas moleculares para relato de doença viral em vinhedos da Nova Inglaterra (primeiro relato) e RNAi para controle de doença fúngica em melão no Semiárido brasileiro
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis

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