Diversity of viruses and viroids in the rhizosphere of common bean cultivars differing in resistance to the fungal root pathogen Fusarium oxysporum

Resumo

O microbioma da rizosfera desempenha papel fundamental na proteção das plantas contra patógenos de solo. O melhoramento de plantas para resistência a patógenos de solo pode alterar o microbioma da rizosfera. Entretanto, a maioria dos estudos tem se concentrado nas comunidades bacterianas e fúngicas, deixando sem avaliação o papel dos vírus e viroides. Neste estudo, testou-se a influência do melhoramento para resistência sobre a composição de vírus e viroides da rizosfera. Pela análise de metatranscriptomas da rizosfera de cultivares de feijão (Phaseolus vulgaris) com diferentes níveis de resistência ao patógeno de solo Fusarium oxysporum, foram recuperadas sequências representando 78 e 23 novas populações de vírus e viroides, respectivamente. As abundâncias desses agentes infecciosos foram comparadas entre as cultivares, e verificou-se que a cultivar resistente ao Fusarium abrigou mais de 1,2 vez mais viroides e uma composição de viroides e vírus mais distinta do que as plantas menos resistentes. Considerando seu papel na interferência com o metabolismo do hospedeiro e seu potencial influência nas associações planta-fungo, o estudo sugere que as alterações no infectoma da rizosfera são um aspecto importante a ser considerado no melhoramento para resistência a patógenos de solo.

Abstract

The rhizosphere microbiome plays a key role in plant protection against soil-borne pathogens. Plant breeding for resistance against soil-borne pathogens can alter the rhizosphere microbiome. However, most studies have focused on bacterial and fungal communities, leaving the role of the virus and viroids unassessed. Here, we tested the influence of resistance breeding on the composition of rhizosphere viruses and viroids. By analyzing metatranscriptomes from the rhizosphere of common bean (Phaseolus vulgaris) cultivars with varying resistance to the soil-borne pathogen Fusarium oxysporum, we recovered sequences representing 78 and 23 novel populations of viruses and viroids, respectively. We compared the abundances of these infectious agents across the different cultivars and found that the Fusarium-resistant cultivar harbored >1.2 times more viroids and a more different composition of viroids and viruses than less resistant plants. Given their role in interfering with host metabolism and their potential influence on plant-fungi associations, our study suggests that changes in the rhizosphere infectome are an important consideration in breeding for resistance against soil-borne pathogens.