Insight the dynamics of alien viruses in tomato crops in Sicily

The tomato is one of the most important crops worldwide, both economically and nutritionally. However, new viral infections and the spread of insect vectors due to shifting climate conditions pose a growing threat to its cultivation. Recent reports of a number of new and reemerging viruses in the Mediterranean region, especially in Sicily, have sparked worries about food security and crop sustainability.The goal of this Ph.D. thesis was to study the diversity of viruses and virus-like agents infecting tomato plants. The study also aimed to improve diagnostic approaches and develop innovative tools for early detection. The project employed a multifaceted strategy that included e-probe-based bioinformatics pipelines (EDNA-MiFi®), high-throughput sequencing (HTS), serological assays, and traditional virology techniques. The E-probes were designed to detect known tomato viruses, as well as potentially invasive pathogens that could be introduced to Sicily through international trade and climate change.The results revealed the presence of established pathogens, such as the Tomato brown rugose fruit virus (ToBRFV), the Tomato spotted wilt virus (TSWV), the Tomato leaf curl New Delhi virus (ToLCNDV), and the Tomato fruit blotch virus (ToFBV). EDNA-MiFi® is a reliable and user-friendly platform for screening HTS datasets. It reduces the need for bioinformatic experts and accelerates pathogen discovery. Complementary molecular techniques, such as LAMP and RPA, were optimized to confirm HTS results and provide rapid, cost-effective field diagnostics.Overall, this study emphasizes the increasing viral complexity of tomato crops in Sicily and stresses the importance of combining HTS with isothermal amplification assays to effectively monitor and manage these crops. These findings advance plant virology research and offer valuable tools for protecting tomato production and the broader agroeconomic system that relies on this crop.

Il pomodoro rappresenta una delle colture più importanti a livello mondiale, sia dal punto di vista economico sia nutrizionale. Tuttavia, l’emergere di nuove infezioni virali e la diffusione di insetti vettori, favorita dai cambiamenti climatici, costituiscono una minaccia crescente per la sua coltivazione. Recenti segnalazioni di virus nuovi o riemergenti nell’area del Mediterraneo, in particolare in Sicilia, hanno sollevato preoccupazioni riguardo alla sicurezza alimentare e alla sostenibilità delle produzioni.L’obiettivo di questa tesi di dottorato è stato lo studio della diversità di virus e agenti virus-simili che infettano il pomodoro, con particolare attenzione al miglioramento degli approcci diagnostici e allo sviluppo di strumenti innovativi per la rilevazione precoce. Il progetto ha adottato una strategia multifattoriale che ha incluso l’impiego di pipeline bioinformatiche basate su e-probes (EDNA-MiFi®), il sequenziamento ad alta processività (HTS), saggi sierologici e tecniche virologiche tradizionali. Le e-probes sono state progettate non solo per rilevare virus già noti del pomodoro, ma anche potenziali patogeni invasivi che potrebbero essere introdotti in Sicilia attraverso il commercio internazionale e le variazioni climatiche.I risultati hanno evidenziato la presenza di patogeni già noti, tra cui il Tomato brown rugose fruit virus (ToBRFV), il Tomato spotted wilt virus (TSWV), il Tomato leaf curl New Delhi virus (ToLCNDV) e di recente introduzione come il Tomato fruit blotch virus (ToFBV). EDNA-MiFi® si è dimostrata una piattaforma affidabile e di facile utilizzo per l’analisi di dataset HTS, riducendo la necessità di competenze bioinformatiche avanzate e accelerando la scoperta di patogeni. Tecniche molecolari complementari, come LAMP e RPA, sono state ottimizzate per confermare i risultati HTS e fornire strumenti diagnostici rapidi ed economici per l’applicazione in campo.Complessivamente, questo studio mette in evidenza la crescente complessità virologica delle colture di pomodoro in Sicilia e sottolinea l’importanza di integrare HTS e saggi di amplificazione isotermica per un monitoraggio e una gestione efficaci. I risultati ottenuti contribuiscono ad avanzare la ricerca in virologia vegetale e offrono strumenti di valore per la protezione della produzione di pomodoro e dell’intero sistema agro-economico che da essa dipende.