Host nutrition mediates interactions between plant viruses, altering transmission and predicted disease spread
Resumo
As interações entre patógenos e co-infectantes são comuns em todos os taxa de hospedeiros e podem afetar a dinâmica de doenças infecciosas. A nutrição do hospedeiro pode mediar essas interações entre patógenos, alterando o estabelecimento e o crescimento dos patógenos nos hospedeiros. No entanto, não está claro como as interações entre patógenos mediadas pela nutrição afetam a transmissão e a disseminação de doenças nas populações. Manipulamos os suprimentos de nitrogênio (N) e fósforo (P) para as plantas de aveia em câmaras de crescimento e avaliamos as interações entre dois vírus da cevada e do anão amarelo dos cereais vetorizados por pulgões: PAV e RPV. Quantificamos o efeito de cada vírus no estabelecimento do outro, na densidade dentro da planta e na transmissão. A co-inoculação aumentou significativamente a densidade do PAV quando os suprimentos de N e P eram baixos e tendeu a aumentar a densidade do RPV quando o suprimento de N era alto. A coinfecção aumentou a transmissão do PAV quando os suprimentos de N e P eram baixos e tendeu a aumentar a transmissão do RPV quando o suprimento de N era alto. Apesar dos paralelos entre os efeitos das interações entre patógenos na densidade e na transmissão, as mudanças na densidade do vírus explicaram apenas parcialmente as mudanças na transmissão, sugerindo que processos independentes da densidade do vírus contribuem para a transmissão. Um modelo matemático que descreve a propagação de dois vírus em uma população de plantas, parametrizado com valores de transmissão derivados empiricamente, demonstrou que as interações entre patógenos mediadas pela nutrição podem afetar a propagação da doença. As interações que alteraram a transmissão por meio de processos independentes da densidade do vírus determinaram a dinâmica geral da doença. Nosso trabalho sugere que a nutrição do hospedeiro altera a propagação da doença por meio de interações entre patógenos que modificam a transmissão.
Abstract
Interactions among co-infecting pathogens are common across host taxa and can affect infectious disease dynamics. Host nutrition can mediate these among-pathogen interactions, altering the establishment and growth of pathogens within hosts. It is unclear, however, how nutrition-mediated among-pathogen interactions affect transmission and the spread of disease through populations. We manipulated the nitrogen (N) and phosphorus (P) supplies to oat plants in growth chambers and evaluated interactions between two aphid-vectored Barley and Cereal Yellow Dwarf Viruses: PAV and RPV. We quantified the effect of each virus on the other’s establishment, within-plant density, and transmission. Co-inoculation significantly increased PAV density when N and P supplies were low and tended to increase RPV density when N supply was high. Co-infection increased PAV transmission when N and P supplies were low and tended to increase RPV transmission when N supply was high. Despite the parallels between the effects of among-pathogen interactions on density and transmission, changes in virus density only partially explained changes in transmission, suggesting that virus density-independent processes contribute to transmission. A mathematical model describing the spread of two viruses through a plant population, parameterized with empirically derived transmission values, demonstrated that nutrition-mediated among-pathogen interactions could affect disease spread. Interactions that altered transmission through virus density-independent processes determined overall disease dynamics. Our work suggests that host nutrition alters disease spread through among-pathogen interactions that modify transmission.
A. E. Kendig
E. T. Borer
E. N. Boak
T. C. Picard
E. W. Seabloom
2020 - Ecology
