Progress in Plant Protection

Evaluation of the pathogenicity of different strains of Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus from NCPPB collection in United Kingdom
Ocena patogeniczności wybranych szczepów Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus pochodzących z kolekcji NCPPB w Wielkiej Brytanii 

Grzegorz Gryń, e-mail: g.gryn@ihar.bydgoszcz.pl

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy, Al. Powstańców Wlkp. 10, 85-090 Bydgoszcz, Polska

Teresa Pastuszewska, e-mail: t.pastuszewska@ihar.bydgoszcz.pl

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy, Al. Powstańców Wlkp. 10, 85-090 Bydgoszcz, Polska

Włodzimierz Przewodowski, e-mail: w.przewodowski@ihar.edu.pl

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka, Bonin 3, 76-009 Bonin, Polska
Abstract

The aim of the study was to evaluate the cellulolytic activity, mucoid diversity and pathogenicity of selected strains of Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms) from National Collection of Plant Pathogenic Bacteria (NCPPB), York in United Kingdom in relation to eggplant (Solanum melongena). The disease symptoms on test plants range from 6.1 to 38.4% and two strains had no signs of infection. Hydrolysis zones of carboxymethylcellulose in the plate test resulted in high heterogeneity and ranged from 0.33 to 4.29 mm. High virulence of Cms strains in bioassay was observed with the increase of enzyme activity. The obtained results indicate that the correlation between pathogenicity of selected strains on eggplants and mucoid based on optical density of suspensions was significant at the level of –0.54.


Celem przeprowadzonych badań była ocena właściwości celulolitycznych, zróżnicowania mukoidalnego oraz patogeniczności w stosunku do bakłażana (Solanum melongena) wybranych szczepów Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms) pochodzących z National Collection of Plant Pathogenic Bacteria (NCPPB), York w Wielkiej Brytanii. Objawy chorobowe na roślinach testowych kształtowały się na poziomie od 6,1 do 38,4%, dla dwóch szczepów nie stwierdzono symptomów porażenia. Strefy hydrolizy karboksymetylocelulozy w teście płytkowym wykazały dużą niejednorodność i wynosiły od 0,33 do 4,29 mm. Wraz ze wzrostem aktywności enzymu obserwowano wzrost wirulencji bakterii Cms w teście biologicznym. Korelacja patogeniczności szczepów określona w teście na bakłażanach i mukoidalności stwierdzonej na podstawie gęstości optycznej zawiesin była istotna i wyniosła –0,54.


Key words
virulence factors; Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus; mucoid strain; cellulolytic activity; czynniki wirulencji; mukoidalny szczep; aktywność celulolityczna
References

Baer D., Gudmestad N.C. 1995. In vitro cellulolytic activity of the plant pathogen Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus. Canadian Journal of Microbiology 41 (10): 877–888.

Bentley S.D., Corton C., Brown S.E., Barron A., Clark L., Doggett J., Harris B., Ormond D., Quail M.A., May G., Francis D., Knudson D., Parkhill J., Ishimaru C.A. 2008. Genome of the actinomycete plant pathogen Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus suggests recent niche adaptation. Journal of Bacteriology 190 (6): 2150–2160.

Bermpohl A., Dreier J., Bahro R., Eichenlaub R. 1996. Exopolysaccharide in the pathogenic interaction of Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis with tomato plants. Microbiological Research 151 (4): 1–9.

Bishop A.L., Slack S.A. 1987. Effect of inoculum dose and preparation, strain variation, and plant growth conditions on the eggplant assay for bacterial ring rot. American Potato Journal 64 (5): 227–234.

Bishop A.L., Slack S.A. 1992. Effect of infection with Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus Davis et al. on water relation in potato. Potato Research 35 (1): 59–63. DOI: 10.1007/BF02357724.

Danhorn T., Fuqua C. 2007. Biofilm formation by plant-associated bacteria. Annual Review of Microbiology 61 (1): 401–422.

Dyrektywa Komisji 2006/56/WE z dnia 12 czerwca 2006 r. zmieniająca załączniki do Dyrektywy Rady 93/85/EWG w sprawie zwalczania bakteriozy pierścieniowej ziemniaka. Dz. Urz. UE Nr L 182 z dnia 4 lipca 2006 r.

Gartemann K.H., Kirchner O., Engemann J., Gräfen I., Eichenlaub R., Burger A. 2003. Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis: first steps in the understanding of virulence of a Gram-positive phytopathogenic bacterium. Journal of Biotechnology 106 (2–3): 179–191.

Harding M.W., Daniels G.D., Howard R.J. 2014. In vitro evaluations of microbial biofilms and their responses to chemical disinfectants. Acta Horticulturae 1053: Proceedings of the Second International Symposium on Discovery and Development of Innovative Strategies for Postharvest Disease Management: 245–255. DOI: 10.17660/ActaHortic.2014.1053.27.

Hill B., Kalischuk M., Waterer D.R., Bizimungu B., Howard R. 2011. An environmental model predicting bacterial ring rot symptom expression. American Journal of Potato Research 88 (3): 294–301.

Hogenhout S.A., Loria R. 2008. Virulence mechanisms of Gram-positive plant pathogenic bacteria. Current Opinion in Plant Biology 11 (4): 449–456.

Holtsmark I., Takle G.W., Brurberg M.B. 2008. Expression putative virulence factors in the potato pathogen Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus during infection. Archives of Microbiology 189 (2): 131–139.

Jahr H., Bahro R., Ahlemeyer J., Eichenlaub R. 1999. Interactoins between Clavibacter michiganensis and its host plants. Environmental Microbiology 1 (2): 113–118.

Kawchuk L.M., Lynch D.R., Kozub G.A., Nelson G.A., Kulcsar F., Fujimoto D.K. 1998. Multi-year evaluation of Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus disease symptoms in cultivated potato genotypes. American Journal of Potato Research 75 (6): 235–243.

Laine M.J., Haapalainen M., Wahlroos T., Kankare K., Nissinen R., Kassuwi S., Metzler M.C. 2000. The cellulose encoded by the native plasmid of Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus plays a role in virulence and contains an expansin-like domain. Physiological and Molecular Plant Pathology 57 (5): 221–233.

Meletzus D., Bermphol A., Dreier J., Eichenlaub R. 1993. Evidence for plasmid-encoded virulence factors in the phytopathogenic bacterium Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus NCPPB 382. Journal of Bacteriology 175 (7): 2131–2136.

Metzler M.C., Laine M.J., De Boer S.H. 1997. The status of molecular biological research on the plant pathogenic genus Clavibacter. FEMS Microbiology Letters 150: 1–8.

Nissinen R., Kassuwi S., Peltola R., Metzler M.C. 2001. In planta – complementation of Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus strains deficient in cellulose production or HR induction restores virulence. European Journal of Plant Pathology 107 (2): 175–182.

Pastrik K.H. 2000. Detection of Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus in potato tubers by multiplex PCR with coamplification of host DNA. European Journal of Plant Pathology 106 (2): 155–165.

Pastuszewska T., Gryń G. 2013. Aktywność celulolityczna a wirulencja Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 270: 123–131.

Pastuszewska T., Junosza Kisielewska I. 2004. Reakcja wybranych odmian ziemniaka na inokulację bakteriami Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus. [Response of potato cultivars to inoculation with bacteria Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 44 (2): 1014–1016.

Ramey B.E., Koutsoudis M., von Bodman S.B., Fuqua C. 2004. Biofilm formation in plant-microbe associations. Current Opinion in Microbiology 7 (6): 602–609.

Rudrappa T., Biedrzycki M.L., Bais H.P. 2008. Causes and consequences of plant-associated biofilms. FEMS Microbiology Ecology 64: 153–166.

van der Wolf J.M., Elphinstone J.G., Stead D.E., Metzler M., Müller P., Karjalainen R. 2005a. Epidemiology of Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus in relation to control of bacterial ring rot. Plant Research International B.V. Wageningen, February 2005, 38 pp.

van der Wolf J.M., van Beckhoven J., Hukkanen A., Karjalainen R., Muller P. 2005b. Fate of Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus, the causal organism of bacterial ring rot of potato, in weeds and field crops. Journal of Phytopathology 153 (6): 358–365.

Westra A.A.G., Arneson C.P., Slack S.A. 1994. Effect of interaction of inoculum dose, cultivar, and geographic location on the development of foliage symptoms of bacterial ring rot of potato. Phytopathology 84 (4): 410–415.

Westra A.A.G., Slack S.A. 1992. Isolation and characterization of extracellular polysaccharide of Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus. Phytopathology 82 (10): 1193–1200.

 

Progress in Plant Protection (2016) 56: 73-78
First published on-line: 2016-02-22 12:56:47
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2016-013
Full text (.PDF) BibTeX Mendeley Back to list