Esta tesis doctoral, dirigida por Santiago F. Elena, presenta una aproximación experimental a la evolución de los virus patógenos de plantas en diversas condiciones bióticas y abióticas que modulan dicha evolución. Los resultados de esta investigación han sido publicados en las revistas Genome Biology and Evolution, Virus Evolution, Advances in Virus Research y Proceedings of the National Academy of Sciences. La tesis fue defendida el 9 de noviembre de 2021.
La evolución experimental permite comprobar postulados teóricos y realizar observaciones que incrementan nuestro conocimiento sobre la evolución. Esta tesis tiene como objetivo estudiar la evolución de los virus utilizando enfoques experimentales. Los virus muestran una alta capacidad de evolución y, por tanto, son buenos modelos para abordar cuestiones evolutivas con bastante rapidez. Los procesos subyacentes a la evolución y adaptación de los patógenos se rigen por muchos factores: desde la naturaleza intrínseca del virus hasta componentes ambientales que afectan al hospedador, al patógeno y la interacción entre ambos. En esta tesis se utiliza un patosistema formado por una planta y un potyvirus para explorar cómo diferentes factores bióticos y abióticos modulan la evolución del virus. Primero, se exploraron los efectos biológicos de las mutaciones en una proteína del potyvirus, un componente esencial del complejo de replicación. Se revelaron las limitaciones evolutivas que operan sobre esta proteína, consecuencia de un equilibrio evolutivo entre la acumulación dentro del huésped y la gravedad de los síntomas. En segundo lugar, se examinaron los efectos de la estructura genética de la población del huésped sobre la evolución del virus: se evolucionaron virus en poblaciones genéticamente homogéneas de plantas con diferentes susceptibilidades a la infección y en una población heterogénea. Este trabajo ilustró cómo la diversidad genética de huéspedes en un ecosistema afecta la adaptación del virus, ya que los virus se especializaron más rápidamente en poblaciones homogéneas pero fueron más patógenos en poblaciones heterogéneas. Finalmente, se estudió el impacto del ambiente sobre la interacción virus-planta. Para ello, primero se revisaron los posibles efectos beneficiosos de la infección por virus en ciertos entornos hostiles para la planta. Posteriormente se estudió el efecto de la sequía, una condición ambiental con una incidencia cada vez mayor y que se sabe que afecta la fisiología del huésped. Así, se evolucionó un virus en huéspedes bajo condiciones de sequía o de riego abundante. Los virus adaptados en condiciones de sequía conferían una mayor tolerancia a la sequía a la planta huésped a través de alteraciones específicas en la expresión génica del huésped y la señalización hormonal. En resumen, esta tesis contribuye al mayor conocimiento de la biología evolutiva de los virus de RNA de plantas.
La tesis de Rubén González ha sido realizada en el grupo de investigación de Virología Evolutiva de Sistemas del I2SysBio bajo la dirección de Santiago F. Elena (Profesor de Investigación del CSIC). Durante el desarrollo de su tesis Rubén González ha disfrutado de un contrato dentro del Programa FPI (Ministerio de Ciencia e Innovación, FEDER) y de una beca EMBO de corta duración y FISABIO durante su estancia en el laboratorio de la Prof. Marie-Anne Félix (Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure, París). El tribunal calificador estuvo formado por Esteban Domingo (CBMSO, CSIC-UAM), Vicente Pallás (IBMCP, CSIC-UPV) y Anna-Liisa Laine (Universidad de Zürich), que calificaron la tesis como sobresaliente.
