La virosi del Pinot grigio: studi di interazione ospite-patogeno attraverso approccio multidisciplinare

In 2003, symptoms resembling those to a viral disease were observed on different grapevine cultivars in vineyards of Trentino Alto Adige region (Northeast of Italy). These symptoms, which were not referable to already known viral diseases, involved in leaf mottling and deformations, chlorosis, and short internodes that showed an unconventional zig-zag growth. In 2012, a new trichovirus namely Grapevine Pinot gris virus (GPGV) was identified through approach of next generation sequencing (NGS) and putatively associated with onset of symptoms. Since its discovery, the number of reports of GPGV has been increasing worldwide. The virus was detected on different white berry grapevine cultivars, being Pinot gris the most susceptible. The crucial aspect of Grapevine Pinot gris-disease (GPG-d) is its aetiology since the virus is often detected also in symptomless plants, which don't show any visible alterations. Considering difficulties in symptoms identification, the early diagnosis of disease in field is often an hard task that also affects its monitoring. Usually, GPGV-infected grapevines show clear symptoms at the beginning of vegetative season, while in late summer they tend to recover, developing new asymptomatic tissues. With the aim to demonstrate a clear association between GPGV presence and symptoms occurrence also clarifying the aetiology of GPG-disease, the interaction between GPGV and its host was investigated through multidisciplinary approach. Ultrastructural observations and genome-scale phylogenetic analyses allowed us to obtain a general overview about cytological and genetic aspects related to the virus. In order to deepen these aspects, providing new insights about virus-host interaction that might explain symptoms occurrence and/or their severity, a biological system was set to investigate disease under controlled conditions. This system involved the development of full-length cDNA clones of the virus (i.e. virulent and latent) that were used in Agrobacterium-mediated inoculation of natural host (Vitis vinifera) and model plants (Nicotiana benthamiana). Accuracy and reliability of the in vitro system was validated by molecular and ultrastructural assays, which showed a perfectly correlation with disease trend in field demonstrating, for the first time, a clear association between GPGV presence and symptoms expression. Considering the goodness of biological system, interaction between GPGV and its hosts was deepening, investigating plant antiviral defence response. To this purpose, studies about RNA silencing mechanisms and its suppression virus-mediated were conducted in collaboration with RNA biology group of Swiss Federal Institute of Technology (ETH Zurich). Our results provide significant data about virus-host interaction of GPG-disease, giving new insights to clarify the aetiology of disease. Finally, explanation of the intriguing crosstalk between GPGV and its hosts provides important insight to make easier the development of efficient strategies to control GPG-disease in field.

Nel 2003, sintomi riconducibili ad una malattia virale sono stati osservati su diverse cultivar di vite in vigneti del Trentino Alto Adige (Nord-Est d'Italia). Questi sintomi, che non erano imputabili a nessun virus già noto, prevedeva deformazioni fogliari, clorosi e ridotto sviluppo degli internodi che mostravano una crescita non convenzionale a “zig-zag”. Nel 2012, un nuovo Trichovirus denominato Grapevine Pinot gris virus (GPGV) è stato identificato mediante tecniche di sequenziamento di ultima generazione (NGS) e ipoteticamente associato all'insorgenza dei sintomi. Sin dalla sua scoperta, il numero di segnalazioni di GPGV in tutto il mondo è aumentato esponenzialmente. Il virus colpisce soprattutto cultivar di vite a bacca Bbanca e fra queste il Pinot Grigio risulta essere il più suscettibile. L'aspetto cruciale della malattia riguarda la sua eziologia poiché il virus è spesso identificato anche in piante completamente asintomatiche. Considerando le difficoltà nell’osservazione dei sintomi, la diagnosi precoce della malattia in campo è spesso un compito arduo che rende complicate anche il suo monitoraggio. Solitamente, le viti infette mostrano sintomi evidenti all'inizio della stagione vegetativa, mentre a fine estate queste tendono a recuperare, sviluppando foglie emergenti che appaiono completamente asintomatiche. Con l'obiettivo di dimostrare una chiara associazione tra presenza del virus e comparsa di sintomi, l'interazione tra GPGV e il suo ospite è stata studiata attraverso un approccio multidisciplinare. Le osservazioni ultrastrutturali e le indagini filogenetiche su scala genomica ci hanno permesso di ottenere una panoramica generale sugli aspetti citologici e genetici relativi al virus. Al fine di approfondire questi aspetti è stato messo a punto un sistema biologico per lo studio dell’interazione virus-ospite in condizioni controllate. Il sistema ha comportato lo sviluppo di un clone virulento (da pianta sintomatica) e uno latente (da pianta asintomatica) costituiti da cDNA virale a lunghezza intera. Entrambi i cloni sono stati utilizzati per l’inoculazione mediata da Agrobacterio sia dell'ospite naturale (Vitis vinifera) e di piante modello (Nicotiana benthamiana). La precisione e l’affidabilità del sistema in vitro sono state convalidate attraverso studi molecolari e ultrastrutturali, che hanno mostrato una perfetta correlazione con l'andamento della malattia in campo dimostrando, per la prima volta, una chiara associazione tra presenza di GPGV ed espressione dei sintomi. L'interazione tra GPGV e i suoi ospiti è stava ulteriormente approfondita studiando la risposta di difesa antivirale delle piante inoculate. A tale scopo, sono state condotte indagini relative i meccanismi di silenziamento dell'RNA e la sua soppressione mediata da virus. Tali studi sono stati condotti presso il Politecnico federale di Zurigo (ETH Zurich), in collaborazione con il gruppo di biologia dell'RNA (Prof. Olivier Voinnet). I nostri risultati forniscono dati significativi sull'interazione virus-ospite nella virosi del Pinot grigio, fornendo nuovi spunti per chiarire l'eziologia della malattia. Infine, la spiegazione dell'intrigante cross-talk tra GPGV e i suoi ospiti fornisce informazioni importanti per facilitare lo sviluppo di strategie efficaci per il controllo della malattia GPG in campo.