Progress in Plant Protection

The role of selected Auchenorrhyncha species (Hemiptera: Cicadomorpha & Fulgoromorpha) in a transmission of ’Candidatus Phytoplasma asteris’ phytoplasma – a causal factor of oilseed rape phyllody
Rola wybranych gatunków piewików (Hemiptera: Cicadomorpha & Fulgoromorpha) w przenoszeniu fitoplazmy ’Candidatus Phytoplasma asteris’ – sprawcy fyllodiozy rzepaku

Agnieszka Zwolińska, e-mail: aurelia.sp@interia.pl

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polska

Tomasz Klejdysz, e-mail: t.klejdysz@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polska

Krzysztof Krawczyk, e-mail: k.krawczyk@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polska

Jan Nawrot, e-mail: j.nawrot@iorpib.poznan.pl

Emerytowany Profesor Instytutu Ochrony Roślin – Państwowego Instytutu Badawczego, Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polska
Streszczenie

Phytoplasma that belongs to the aster yellows (AY), 16SrI-B subgroup and causes characteristic deformations of winter oilseed rape plants (Brassica napus) has been observed in Poland more then a decade. The diseased plants exhibit phyllody of flowers, which lead to siliques malformations and losses in seed production. The aim of this study was to find a natural insect vector of AY involved in epidemiology of oilseed rape phyllody disease in Poland. Two species: Macrosteles laevis and Psammotettix alienus were selected as potential vectors and adult leafhoppers of these species were placed in cages with phytoplasma infected oilseed rape. After acquisition period, individuals of each species were transferred to cages containing healthy seedlings of test plants: summer and winter oilseed rape (B. napus), barley (Hordeum vulgare), Madagascar periwinkle (Catharantus roseus) and broad bean (Vicia faba). After inoculation, the insects were examined for phytoplasma presence in their tissue by sequencing PCR (polymerase chain reaction) products. Only M. laevis leafhoppers tested positive. The test plants were analyzed in the same manner. The disease agent was transmitted by the M. laevis, to barley, periwinkle and broad bean, but not to oilseed rape.


Fitoplazmy należące do grupy żółtaczek astra (AY – aster yellows), podgrupy 16SrI-B powodują charakterystyczne deformacje rzepaku ozimego (Brassica napus) w uprawach w Polsce od ponad dekady. Porażone rośliny wykształcają w miejsce kwiatów tzw. fyllodia, które prowadzą do deformacji łuszczyn i strat w produkcji nasion. Celem pracy było rozpoznanie naturalnego wektora fitoplazmy wywołującej chorobę rzepaku zwaną fyllodiozą. Zbadano potencjał przenoszenia fitoplazmy infekującej rzepak przez dwa gatunki skoczków: Macrosteles laevis i Psammotettix alienus. Na zainfekowanej fitoplazmą AY 16SrI-B roślinie rzepaku hodowano zdrowe owady, a następnie osobniki obu gatunków przenoszono na siewki zdrowych roślin rzepaku jarego i ozimego, jęczmienia, katarantusa różowego oraz bobu. Po zakończeniu inokulacji, owady testowano pod kątem obecności fitoplazmy w ich tkankach, sekwencjonując produkty reakcji PCR (polymerase chain reaction). W przeprowadzonych testach tylko owad M. laevis nabywał fitoplazmę. Zakażane rośliny po okresie obserwacji testowano w analogiczny sposób, jak owady. Uzyskano przeniesienie fitoplazmy wywołującej fyllodiozę rzepaku przez M. laevis na rośliny testowe: jęczmień, bób i katarantusa, ale nie potwierdzono przenoszenia fitoplazmy na rzepak.


Słowa kluczowe
phytoplasma; vectors; oilseed rape; phyllody; transmission; leafhoppers; fitoplazma; wektor; rzepak; fyllodia; przenoszenie; skoczki
Referencje

Alma A., Marzachi C., d'Aquilio M., Bosco D. 2000. Cyclamen (Cyclamen persicum L.): a dead-end host species for 16Sr-IB and -IC subgroup phytoplasmas. Annals of Applied Biology 136 (2): 173–178.

Alma A., Palermo S., Boccardo G., Conti M. 2001. Transmission of chrysanthemum yellows, a subgroup 16SrI-B phytoplasma, to grapevine by four leafhopper species. Journal of Plant Pathology 83 (3): 181–187.

Bertaccini A., Duduk B., Paltrinieri S., Contaldo N. 2014. Phytoplasmas and phytoplasma diseases: a severe threat to agriculture. American Journal of Plant Sciences 5: 1763–1788.

Bhattacharyya G.K., Karandinos M.G., Defoliart G.R. 1979. Point estimates and confidence intervals for infection rates using pooled organisms in epidemiologic studies. American Journal of Epidemiology 109 (2): 124–131.

Bosco D., Minucci C., Boccardo G., Conti M. 1997. Differential acquisition of chrysanthemum yellows phytoplasma by three leafhopper species. Entomologia Experimentalis et Applicata 83 (2): 219–224.

Brčák J. 1979. Leafhopper and planthopper vectors of plant disease agents in central and southern Europe. p. 97–146. In: “Leafhopper Vectors and Plant Disease Agents” (K. Maramorosch, K.F. Harris, eds.). Academic Press, London, UK, 654 pp.

Deng S., Hiruki C. 1991. Amplification of 16S rRNA genes from culturable and nonculturable mollicutes. Journal of Microbiological Methods 14 (1): 53–61.

Ebbert M.A., Jeffers D.P., Harrison N.A., Nault L.R. 2001. Lack of specificity in the interaction between two maize stunting pathogens and field collected Dalbulus leafhoppers. Entomologia Experimentalis et Applicata 101 (1): 49–57.

Fránová J., Špak J. 2013. First report of a 16SrI-C phytoplasma infecting celery (Apium graveolens) with stunting, bushy top and phyllody in the Czech Republic. Journal of Phytopathology 161 (9): 666–670.

Gatineau F., Larrue J., Clair D., Lorton F., Richard-Molard M., Boudon-Padieu E. 2001. A new natural planthopper vector of stolbur phytoplasma in the genus Pentastiridius (Hemiptera: Cixiidae). European Journal of Plant Pathology 107 (3): 263–271.

Kamińska M., Śliwa H. 2005. The reaction of Catharanthus roseus test plant to infection with two polish strains of Aster yellows phytoplasma. Phytopathologia Polonica 37: 23–32.

Klejdysz T. 2013. Piewiki (Hemiptera: Cicadomorpha & Fulgoromorpha) jako składnik szkodliwej entomofauny ważniejszych upraw w Polsce. Rozprawa doktorska. Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Poznań, 250 ss.

Klejdysz T., Wałkowski W. 2008. Dynamika liczebności wybranych populacji piewików (Hemiptera: Auchenorrhyncha) występujących na jęczmieniu jarym w Winne Górze na tle zmian klimatycznych. [Frequency dynamics of the selected populations of Auche-norrhyncha (Hemiptera) occurring on spring barley at Winna Góra on background of climatic change]. Progress in Plant Protec-tion/Postępy w Ochronie Roślin 48 (3): 864–872.

Kochman J., Książek D. 1964. Badania nad przenoszeniem wirusów żółtaczki astra i żółtej karłowatości cebuli przy udziale skoczków Macrosteles laevis Rib. Acta Agrobotanica 16: 145–156.

Landi L., Isidoro N., Riolo P. 2013. Natural phytoplasma infection of four phloem-feeding Auchenorrhyncha across vineyard agroecosystems in central-eastern Italy. Journal of Economic Entomology 106 (2): 604–613.

Lee I.M., Davis R.E., Chen T.-A., Chiykowski L.N., Fletcher J., Hiruki C., Schaff D.A. 1992. A genotype-based system for identification and classification of mycoplasmalike organisms (MLOs) in the aster yellows MLO strain cluster. Phytopathology 82: 977–986.

Lee I.M., Davis R.E., Gundersen-Rindal D.E. 2000. Phytoplasma: Phytopathogenic mollicutes. Annual Review of Microbiology 54: 221–255.

Lee I.M., Gundersen-Rindal D.E., Davis R.E., Bottner K.D., Marcone C., Seemuller E. 2004. 'Candidatus Phytoplasma asteris', a novel phytoplasma taxon associated with aster yellows and related diseases. International Journal of Systemic and Evolutionary Micro-biology 54: 1037–1048.

Lee I.M., Hammond R.W., Davis R.E., Gundersen D.E. 1993. Universal amplification and analysis of pathogen 16S rDNA for classification and identification of mycoplasmalike organism. Phytopathology 83: 834–842.

Lee I.M., Martini M., Bottner K.D., Dane R.A., Black M.C., Troxclair N. 2003. Ecological implications from a molecular analysis of phytoplasmas involved in an aster yellows epidemic in various crops in Texas. Phytopathology 93: 1368–1377.

Lehmann W., Skadow K. 1971. Untersuchungen zur Verbreitung, Ätiologie und Vektorübertragbarkeit der Blütenvergrünung des Rapes. Archiv für Phytopathologie und Pflanzenschutz 7: 323–336.

Maixner M., Ahrens U., Seemuller E. 1995. Detection of the German grapevine yellows (Vergilbungskrankheit) MLO in grapevine, alternative hosts and a vector by a specific PCR procedure. European Journal of Plant Pathology 101: 241–250.

Maramorosch K. 1960. Leafhopper – transmitted plant viruses. Protoplasma 52: 457–466.

McCoy R.E., Caudwell A., Chang C.J., Chen T.A., Chiykowski L.N., Cousin M.T., Dale J.L., de Leeuw G.T.N., Golino D.A., Hackett K.J., Kirkpatrick B.C., Marwitz R., Petzold H., Sinha R.C., Sugiura M., Whitcomb R.F., Yang I.L., Zhu B.M., Seemüller E. 1989. Plant diseases associated with mycoplasma-like organisms. p. 546–563. In: “The Mycoplasmas, Vol. V: Spiroplasmas, Achole-plasmas, and Mycoplasmas of Plants and Arthropods” (R.F. Whitcomb, J.G. Tully, eds.). Academic Press, San Diego, USA, 653 pp.

Musil M. 1975. Tagungsber. Akad. Landwirtsch. – Wiss. DDR, Berlin 134, 171.

Nowacka W. 1982. Skoczki (Homoptera, Auchenorrhyncha) występujące w uprawach zbóż i traw nasiennych na terenie Polski. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu 122, 82 ss.

Okuda S., Prince J.P., Davis R.E., Dally E.L., Lee I.-M., Morgen B., Kato S. 1997. Two groups of phytoplasmas from Japan distin-guished on the basis of amplification and restriction analysis of 16S rDNA. Plant Disease 81: 301–305.

Olivier C.Y., Séguin-Swartz G., Galka B., Olfert O.O. 2011. Aster yellows in leafhoppers and field crops in Saskatchewan, Canada, 2001–2008. The Americas Journal of Plant Science and Biotechnology 5 (Special Issue 2): 88–94.

Orsagova H., Brezikova M., Schlesingerova G. 2011. Presence of phytoplasmas in hemipterans in Czech vineyards. Bulletin of Insectology 64: S119–S120.

Ploaie P.G. 1981. Mycoplasma-like organisms and plant diseases in Europe. p. 61–104. In: “Plant Diseases and Vectors: Ecology and Epidemiology” (K. Maramorosch, K.F. Harris, eds.). Academic Press, New York, USA, 368 pp.

Salehi M., Izadpanah K., Siampour M. 2011. Occurrence, molecular characterization and vector transmission of a phytoplasma associa-ted with rapeseed phyllody in Iran. Journal of Phytopathology 159 (2): 100–105.

Schneider B., Seemüller E., Smart C.D., Kirkpatrick B.C. 1995. Phylogenetic classification of plant pathogenic mycoplasmalike organisms or phytoplasmas. p. 369–380. In: “Molecular and Diagnostic Procedures in Mycoplasmalogy” (S. Razin, J.G. Tully, eds.). Academic Press, New York, USA, 466 pp.

Schultz G.A. 1973. Plant resistance to aster yellows. Proceedings North Central Branch Entomological Society of America 28: 93–99.

Sichani F.V., Bahar M., Zirak L. 2014. Characterization of phytoplasmas related to aster yellows group infecting annual plants in Iran, based on the studies of 16S rRNA and rp genes. Journal of Plant Protection Research 54 (1): 1–8.

Tanaka M., Tanina K., Kasuyama S., Usugi T. 2007. Occurrence of rocket larkspur witches’ broom caused by “Candidatus Phytoplasma asteris” in Japan. Journal of General Plant Pathology 73 (4): 286–289.

Tsai J.H. 1979. Vector transmission of mycoplasmal agents of plant diseases. p. 265–307. In: “The Mycoplasmas, Vol. III: Plant and Insect Mycoplasmas” (R.E. Whitcomb, J.G. Tully, eds.). Academic Press, New York, USA, 351 pp.

Weintraub P.G., Beanland L. 2006. Insect vectors of phytoplasmas. Annual Review of Entomology 51 (1): 91–111.

Zhang J., Hogenhout S.A., Nault L.R., Hoy C.W., Miller S.A. 2004. Molecular and symptom analyses of phytoplasma strains from lettuce reveal a diverse population. Phytopathology 94 (8): 842–849.

Zwolińska A., Krawczyk K., Klejdysz T., Pospieszny H. 2011a. First report of 'Candidatus Phytoplasma asteris' associated with oilseed rape phyllody in Poland. Plant Disease 95 (11): 1475.

Zwolińska A., Krawczyk K., Maćkowiak-Sochacka A., Kamasa J. 2011b. Identyfikacja fitoplazm porażających rzepak ozimy w Polsce. [Identification of phytoplasma affecting winter oilseed rape in Poland]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 51 (4): 1659–1662.

Vacke J. 1966. Ochrana Rostlin (Praha) 8: 127.

Progress in Plant Protection (2017) : 0-0
Data pierwszej publikacji on-line: 2017-01-17 15:25:38
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2017-001
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy