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Sobrevivência do fitoplasma do enfezamento vermelho do milho e de seu vetor Dalbulus maidis (Delong & Wolcott) em algumas espécies forrageiras / Survival of the maize bushy stunt phytoplasma and its vector Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) in some forage speciesOliveira, Felipe Franco de 04 February 2019 (has links)
A doença conhecida como enfezamento vermelho, associada a um fitoplasma do grupo 16SrI, subgrupo B, foi relatada em áreas brasileiras cultivadas com milho ainda no início da década de setenta. A importância econômica da doença se expressou a partir da década seguinte, com a introdução dos plantios de safrinha. O patossistema tem sido muito explorado em termos de pesquisa, porém falhas no conhecimento ainda são significativas. No presente trabalho foi investigada a sobrevivência do fitoplasma e da sua cigarrinha vetora Dalbulus maidis em algumas espécies forrageiras de alto interesse agronômico. Para isto, foram utilizadas cinco variedades de capim Panicum maximum cv. Mombaça, P. maximum x P. infestum cv. Massai, Brachiaria bizantha cv Marandu, B. brizantha cv. Piatã e B. decumbens cv. Basilisk (popularmente conhecida por Decumbens), os quais foram inoculados com o fitoplasma por meio de insetos infectivos alimentados em plantas de milho comprovadamente portadoras do patógeno. As avaliações foram realizadas tomando-se como critérios a detecção do fitoplasma nos tecidos dos capins, usando a técnica molecular de PCR, e a contagem diária do número de cigarrinhas mortas encontradas nas plantas forrageiras inoculadas. Amostragens de tecidos para a detecção do patógeno foram feitas aos 28, 56, 84, 112 e 140 dias após a inoculação, sendo as plantas cortadas para posterior rebrota, após cada amostragem. Também foi conduzido um ensaio em que cigarrinhas foram alimentadas em todas as variedades de forrageiras, portadoras do fitoplasma e, em seguida, confinadas em plantas sadias de milho. Os resultados revelaram que o fitoplasma estava presente em todas as plantas das diferentes variedades de capim, aos 28 dias após a inoculação. Aos 56 dias após a inoculação, o fitoplasma foi detectado em 66% das plantas de Marandu, 50% das plantas de Massai e 16% das plantas de Decumbens, Mombaça e Piatã. Aos 84, 112 e 140 dias após a inoculação, o patógeno não foi mais detectado nos tecidos rebrotados das plantas amostradas. Quanto à sobrevivência da cigarrinha, os capins se comportaram similarmente, dentro de cada um dos períodos de avaliação correspondentes a 24, 48, 72, 96 e 120 horas após o confinamento dos insetos nas plantas; no período de 120 horas, praticamente todos os insetos estavam mortos. Em relação à infecção de plantas de milho por insetos alimentados em plantas forrageiras portadoras do patógeno, os dados evidenciaram ausência do fitoplasma em todas as plantas de milho inoculadas. Estes resultados evidenciaram que, em condições naturais, provavelmente, as forrageiras podem servir como reservatórios; no entanto, sugerem que estas forrageiras podem não atuar como fonte de inóculo do patógeno para plantas de milho. Ainda, os dados apontaram que nenhuma das variedades testadas se destacou como sendo mais favorável à sobrevivência do vetor. / Maize bushy stunt, associated with a phytoplasma of the group 16SrI, subgroup B, has been reported in Brazilian areas cultivated with corn since 1970s.The economic importance of the disease was expressed from 1980s, with the introduction of a cultivation system named \"safrinha\" maize. The pathosystem has long been explored, but failures of knowledge are yet significant. In the present work it was investigated the survival of the fitoplasma and its vector, the leafhopper Dalbulus maidis, in various forage species of high agronomic interest. So, five varieties of forage (Panicum maximum cv. Mombaça, P. maximum x P. infestum cv. Massai, Brachiaria bizantha cv Marandu, B. brizantha cv. Piatã e B. decumbens cv. Basilisk (popularly known by Decumbens) were used, which were inoculated with the phytoplasma via infective insects fed in corn plants infected by the pathogen. Assessment was conducted based on the detection of phytoplasma using PCR tecnique and daily counting of dead leafhoppers found in the inoculated forage plants. Tissues were collected for detection 28, 56, 84, 112 and 140 days after inoculation and plants were cut immediately after each sampling. In addition, an assay was conducted, in which insects were fed in infected plants belonging to all forage varieties and, subsequently, confined in healthy corn plants. The results allowed to detect the phytoplasma in all distinct forage varieties, 28 days after inoculation. Assesment made to the 56 days allowed to detect the pathogen in 66% of the plants of Marandu, in 50% of Massai, and 16% of plants of the varieties Decumbens, Mombaça and Piatã. In evaluations conducted to the 84, 112, and 140 days after inoculation, the phytoplasma was not more detected in the new tissues from forage plants. Concerning survival of leafhoppers, the different forage showed the same behavior, within each period corresponding to 24, 48, 72, 96 e 120 hours after confining of the insects in the plants; in the period of 120 hours, almost all insects were dead. In relation to the infection of corn plants by insects fed in forage plants infected with the pathogen, the analysis showed absence of the phytoplasma in all inoculated corn plants. These results pointed that, in natural conditions, probably the forages to serve as reservoir; however, they also suggested that these forages probably do not act as inoculum sources of the pathogen for corn plants. In addition, the results also demonstrated that none variety stood out as more favorable to survival of the leafhopper.
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Resistência de genótipos de milho Bt e não-Bt a Dalbulus maidis (Hemiptera : Cicadellidae) e molicutes /Faria, Rodrigo Donizeti January 2020 (has links)
Orientador: Edson Luiz Lopes Baldin / Resumo: O milho (Zea mays L.) é um dos principais cereais cultivados no mundo. O Brasil é o terceiro maior produtor deste grão ficando atrás somente da China e dos Estados Unidos da América. A cigarrinha Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) causa danos diretos à cultura por meio da sucção contínua de seiva, além de ser vetora de fitopatógenos como o espiroplasma Spiroplasma kunkelli Whitcomb (CSS) e o fitoplasma Candidatus Phytoplasma asteris (MBSP), molicutes responsáveis por enfezamentos nas lavouras. O uso do controle químico dessa espécie apresenta baixa eficiência por se tratar de um inseto com alto grau de dispersão. A utilização de genótipos resistentes a pragas agrícolas é uma estratégia valiosa e compatível com as demais ferramentas do manejo integrado de pragas (MIP). O presente estudo objetivou avaliar 32 genótipos de milho não-Bt e Bt sob condições de campo, visando caracterizar a expressão de antixenose e a incidência de molicutes. Foram realizados dois experimentos, sendo o primeiro na “safrinha” (2018) e o segundo na “safra de verão” (2018/2019). Para a constatação da presença do espiroplasma e do fitoplasma, foi realizada análise PCR na “safra de verão” (2018/2019). Posteriormente, avaliou-se a possível expressão de resistência por antixenose e/ou antibiose em 11 genótipos de milho previamente selecionados no ensaio conduzido a campo (Capítulo 1), sobre D. maidis em casa de vegetação. Os parâmetros biológicos avaliados foram: duração dos estádi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Corn (Zea mays L.) is one of the main cereals grown in the world. Brazil is the third largest producer of this grain behind only China and the United States of America. The leafhopper Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) causes direct damage to the crop through the continuous suction of sap, in addition to being a vector of phytopathogens such as the Spiroplasma kunkelli Whitcomb (CSS) and the phytoplasma Candidatus Phytoplasma asteris (MBSP), responsible for red stunt. The use of chemical control of this species has low efficiency because it is an individual with a high degree of dispersion. The use of genotypes resistant to agricultural pests is a valuable strategy and compatible with other integrated pest management (IPM) tools. The present study aimed to evaluate 32 no-Bt and Bt corn genotypes under field conditions, aiming to characterize the expression of antixenosis and the incidence of molicutes. Two experiments were carried out, the first in the second harvest (2018) and the second in the first harvest (2018/2019). To contact the presence of spiroplasma and phytoplasma, PCR analysis was performed in the first harvest (2018/2019). Subsequently, the possible expression of resistance by antixenosis and /or antibiosis was evaluated in 11 corn genotypes previously selected in the field trial (Chapter 1), on D. maidis in a greenhouse. The biological parameters evaluated were: duration of the stages and the nymphal period, viability per instar and to... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre
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Interactions of maize bushy stunt phytoplasma with the leafhopper vector, Dalbulus maidis (Delong and Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) and associated microbiota / Interações de \'maize bushy stunt phytoplasma\' com a cigarrinha vetora Dalbulus maidis (Delong and Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) e microbiota associadaGonzalez, Javier Garcia 29 January 2016 (has links)
Phytoplasmas are bacteria with a persistent propagative transmission by insect vectors that generates direct and indirect interactions among them. In order to understand these interactions for maize bushy stunt phytoplasma (MBSP) and the leafhopper vector Dalbulus maidis (Hemiptera: Cicadellidae), two research lines were addressed. The first one aimed to determine the indirect effects of maize infection by MBSP on some biological and behavioral parameters of the vector, whereas a second line investigated direct interactions of the phytoplasma with D. maidis during its movement through the vector body following acquisition from plants, and associated microbiota. Indirect effects were investigated in choice experiments in which alighting and oviposition preferences by D. maidis were compared on healthy vs. MBSP-infected plants with variable incubation time (diseased plants with early and advanced symptoms, or still asymptomatic). Likewise, indirect effect of MBSP on the D. maidis biology was determined in two life table experiments in which the vector was reared on healthy vs. MBSP-infected plants expressing advanced disease symptoms or still asymptomatic. Choice experiments showed that alighting and oviposition preferences of D. maidis on MBSP-infected plants compared to healthy plants depend on the pathogen incubation period in the plant. The leafhopper preferred MBSP-infected plants over healthy ones during the asymptomatic phase of the disease, but rejected infected plants with advanced symptoms. The vector was able to acquire MBSP from asymptomatic infected plants shortly (3 days) after inoculation, but transmission efficiency increased when acquisition occurred at later stages of the pathogen incubation period (≥14 days) in the source plants and the test plants showed disease symptoms faster. These results suggest that MBSP modulates D. maidis preference for asymptomatic infected plants in the early stages of the crop, allowing rapid spread of this pathogen. Maize infection by the phytoplasma had a neutral effect on most life table parameters of D. maidis; a lower net reproductivity rate (Ro) was observed in the cohort reared on MBSP-infected plants with advanced symptoms, which was compensated to some extent by a higher sexual ratio. MBSP acquisition by all vector nymphal stadia was confirmed by PCR, and the pathogen as detected in both male and female reproductive organs. Concerning direct MBSP-vector interactions, transmission electron microscopy analyses showed phytoplasma-like cells in the midgut lumen, microvilli and epithelial cells, suggesting that MBSP enters the epithelium midgut through the microvilli wall. Within the epithelial cells, mitochondria and bacteria-like cells (possibly endosymbionts) were observed together with masses of phythoplasma-like cells. In the hemocoel, phytoplasma-like cells grouped into a matrix were also observed in association with bacteria-like cells similar to those observed in the midgut epithelium. Similar associations were found in the salivary gland. Interestingly, in-situ hybridization (FISH) technique revealed a variation in diversity and abundance of the microbiota in intestine and salivary glands of D. maidis adults over time after MBSP acquisition from plants. Sulcia sp., Cardinium sp. and eubacteria increased their abundance over time, whereas Rickettsia sp. decreased. The frequent association of the vector microbiota with the phytoplasma in some tissues of D. maidis suggests that endosymbiotic bacteria may play some role in MBSP-vector interactions. / Fitoplasmas são bactérias transmitidas de forma persistente propagativa por insetos vetores, havendo interações diretas e indiretas envolvendo tais organismos. Para entender algumas dessas interações no caso do enfezamento vermelho do milho, associado ao \'maize bushy stunt phytoplasma\' (MBPS) e à cigarrinha vetora Dalbulus maidis (Hemiptera: Cicadellidae), foram desenvolvidas duas linhas de trabalho. Na primeira determinou-se o efeito indireto de MBSP no comportamento e biologia do vetor, enquanto que na segunda estudaram-se as interações diretas do fitoplasma com o vetor durante sua movimentação através de órgãos internos e associação com a microbiota do inseto. O efeito indireto no comportamento foi demostrado em testes de escolha nos quais se variou o período de incubação de MBSP na planta (plantas com sintomas iniciais ou avançados da doença, e plantas infectadas assintomáticas) sobre a preferência para pouso e oviposição pelo vetor. O efeito indireto na biologia do D. maidis foi estabelecido em dois experimentos de tabela de vida, alimentando o inseto durante seu ciclo de vida em plantas de milho sadias ou plantas infectadas com o fitoplasma em dois tempos de incubação (plantas com sintomas avançados da doença e plantas infectadas assintomáticas). Os testes de escolha mostraram que a preferência de D. maidis para pouso e oviposição em plantas infectadas por MBSP em relação a plantas sadias depende do período de incubação do patógeno na planta. A cigarrinha preferiu plantas infectadas por MBSP na fase assintomática da doença, mas rejeitou plantas com sintomas avançados. Ocorreu aquisição do fitoplasma pelo vetor em plantas assintomáticas a partir de 3 dias após a inoculação, mas a eficiência de transmissão aumentou após 14 dias de incubação do patógeno na planta-fonte, e diminuiu o tempo para expressão de sintomas nas plantas-teste inoculadas. Os resultados sugerem que MBSP modula a preferência do vetor para plantas infectadas no estágio inicial da cultura de modo a permitir sua rápida disseminação. O efeito da infecção de plantas por MBSP na biologia de D. maidis mostrou ser neutro para a maioria dos parâmetros biológicos estimados; houve menor taxa líquida de reprodução (Ro), que foi compensada por maior razão sexual, para insetos criados em plantas com sintomas avançados. Verificou-se, por PCR, aquisição do fitoplasma por todos os estádios ninfais do vetor e sua presença em órgãos reprodutivos dos adultos. Por microscopia eletrônica de transmissão, observaram-se células do tipo fitoplasma no lúmen, microvilosidades e células epiteliais do mesêntero de D. maidis, sugerindo que o MBSP penetra no epitélio através das microvilosidades. No epitélio intestinal, foram observadas massas de células do tipo fitoplasma próximas a mitocôndrias e células bacterianas, possíveis endossimbiontes. Na hemocele, também foram observadas células do tipo fitoplasma agrupadas numa matriz, em associação com bactérias similares às observadas no intestino. Associações semelhantes foram observadas na glândula salivar. A técnica de FISH revelou uma variação na riqueza e abundância das espécies na da microbiota no mesêntero e glândula salivar de D. maidis em função do tempo após a aquisição de MBSP. A abundância de Sulcia sp., Cardinium sp. e eubacteria aumentou, enquanto que a de Rickettsia sp. decresceu. A associação frequente dessas bactérias com fitoplasma em alguns tecidos de D. maidis sugere que endossimbiontes possam ter um papel nas interações fitoplasma-vetor.
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Efeito de maize bushy stunt phytoplasma na sobrevivência de Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) sobre milho e plantas infestantes / Effect of maize bushy stunt phytoplasma on Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) survival on corn and weedsRamos, Anderson 22 January 2016 (has links)
O milho (Zea mays L.) é uma cultura de grande importância para o agronegócio brasileiro, que enfrenta diversos problemas fitossanitários. Dentre as doenças destaca-se o enfezamento vermelho, que está associado ao molicute fitopatogênico, \'maize bushy stunt phytoplasma\' (MBSP). Este fitoplasma é transmitido por um grupo restrito de cicadelídeos (Hemiptera: Cicadellidae), constituído principalmente por espécies do gênero Dalbulus; no Brasil é relatada a presença de apenas uma espécie vetora, a cigarrinha-do-milho, Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott). A cigarrinha-do-milho possui profunda associação e coevolução com o milho, sendo considerada específica dessa cultura. No México há relatos de D. maidis se desenvolvendo em espécies selvagens do gênero Zea e Tripsacum. Mas no Brasil a única planta hospedeira conhecida de D. maidis é o milho. Portanto, não se sabe como esta cigarrinha, assim como o fitoplasma por ela transmitido, sobrevivem ao longo período de entressafra que ocorre em algumas regiões brasileiras. Estudos têm demonstrado que a presença de fitopatógenos na planta e nos insetos e as alterações por eles causadas na fisiologia dos mesmos, podem melhorar desempenho biológico do inseto vetor. No México, MBSP é altamente patogênico a outras espécies de cigarrinhas do gênero Dalbulus que se alimentam no milho e competem com D. maidis. Considerando-se que no Brasil outras espécies de cigarrinhas apresentam pequenas populações em milho, postulase que este fitoplasma as afete negativamente, reduzindo sua capacidade de competição com D. maidis. O presente trabalho investigou possíveis plantas hospedeiras alternativas do inseto e do fitoplasma, outros possíveis vetores do MBSP, e o efeito do fitoplasma na sobrevivência de D. maidis e em alguns parâmetros biológicos desse vetor e do cicadelídeo Agallia albidula Uhler, espécie não vetora, presente na vegetação espontânea da cultura do milho. Dez espécies de plantas daninhas em milharais foram submetidas à inoculação de MBSP com adultos infectivos de D. maidis, mas em nenhuma delas foi detectada a infecção pelo fitoplasma, indicando que o fitoplasma possui alta especificidade em relação a plantas hospedeiras. Duas espécies de cicadelídeos comuns na vegetação rasteira de cultivos de milho, A. albidula e Planicephalus flavicosta (Stål) foram testadas como vetores de MBSP, e nenhuma delas foi capaz de transmitir o patógeno para o milho, indicando que a especificidade de vetores também é elevada. A infecção de D. maidis por MBSP afetou negativamente a sobrevivência de adultos deste inseto vetor. Por outro lado, plantas de milho infectadas por MBSP estimularam a oviposição das cigarrinhas D. maidis e A. albidula. Entretanto, a sobrevivência de ninfas de A. albidula foi muito baixa tanto em plantas sadias quanto em plantas infectadas pelo fitoplasma, indicando que o milho, independentemente do fitoplasma, não é um bom hospedeiro para desenvolvimento de A. albidula. / Corn (Zea mays L.) is an important crop for Brazilian agribusiness, but it is affected by various pests and diseases. A stunting disease associated with the phytopathogenic mollicute, maize bushy stunt phytoplasma (MBPS), is a one of the main problems. This phytoplasma is transmitted by a narrow range of leafhoppers (Hemiptera: Cicadellidae), mainly in the genus Dalbulus. In Brazil, the only known vector is the corn leafhopper, Dalbulus maidis (DeLong & Walcott). The corn leafhopper has a deep association and co-evolution with corn, and it is thought to be specific to this crop. In Mexico there are reports of D. maidis developing on wild species of Zea and Tripsacum. Because corn is the only known host of D. maidis in Brazil, it is unknown how this leafhopper and MBSP survive the long corn off-season that occurs in some Brazilian growing regions. Studies have shown that the presence of pathogens in plants and insects and the physiological changes caused by them can improve the biological performance of insect vectors. In Mexico, MBSP is highly pathogenic to some Dalbulus species that feed on corn and compete with D. maidis. Considering that in Brazil other leafhopper species have small populations in corn, it is postulated that MBSP may negatively affect them and reduce their ability to compete with D. maidis. The current study investigated possible alternative host plants of MBSP and D. maidis, other possible leafhopper vectors of MBSP and the effects of the phytoplasma on D. maidis survival and in some biological parameters of this vector and of Agallia albidula Uhler, a non-vector leafhopper present in the weedy vegetation of corn fields. Ten weed species commonly present in corn fields were inoculated with MBSP by infective adults of D. maidis, but none of them became infected with the phytoplasma, suggesting that MBSP has high host plant specificity. Two leafhopper species that inhabit the weedy vegetation of corn fields, A. albidula e Planicephalus flavicosta (Stål), were tested as vectors of MBSP, but none of them was able to transmit the pathogen to corn, indicating that the vector specificity of this phytoplasma is also high. Infection of D. maidis by MBSP negatively affected adult survival. On the other hand, infection of corn plants by MBSP induced higher oviposition by D. maidis and A. albidula. However, the survival of A. albidula nymphs was very low not only on infected plants, but also on healthy corn plants, indicating corn is not a suitable developmental host for A. albidula, regardless of the phytoplasma infection.
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Efeito de maize bushy stunt phytoplasma na sobrevivência de Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) sobre milho e plantas infestantes / Effect of maize bushy stunt phytoplasma on Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) survival on corn and weedsAnderson Ramos 22 January 2016 (has links)
O milho (Zea mays L.) é uma cultura de grande importância para o agronegócio brasileiro, que enfrenta diversos problemas fitossanitários. Dentre as doenças destaca-se o enfezamento vermelho, que está associado ao molicute fitopatogênico, \'maize bushy stunt phytoplasma\' (MBSP). Este fitoplasma é transmitido por um grupo restrito de cicadelídeos (Hemiptera: Cicadellidae), constituído principalmente por espécies do gênero Dalbulus; no Brasil é relatada a presença de apenas uma espécie vetora, a cigarrinha-do-milho, Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott). A cigarrinha-do-milho possui profunda associação e coevolução com o milho, sendo considerada específica dessa cultura. No México há relatos de D. maidis se desenvolvendo em espécies selvagens do gênero Zea e Tripsacum. Mas no Brasil a única planta hospedeira conhecida de D. maidis é o milho. Portanto, não se sabe como esta cigarrinha, assim como o fitoplasma por ela transmitido, sobrevivem ao longo período de entressafra que ocorre em algumas regiões brasileiras. Estudos têm demonstrado que a presença de fitopatógenos na planta e nos insetos e as alterações por eles causadas na fisiologia dos mesmos, podem melhorar desempenho biológico do inseto vetor. No México, MBSP é altamente patogênico a outras espécies de cigarrinhas do gênero Dalbulus que se alimentam no milho e competem com D. maidis. Considerando-se que no Brasil outras espécies de cigarrinhas apresentam pequenas populações em milho, postulase que este fitoplasma as afete negativamente, reduzindo sua capacidade de competição com D. maidis. O presente trabalho investigou possíveis plantas hospedeiras alternativas do inseto e do fitoplasma, outros possíveis vetores do MBSP, e o efeito do fitoplasma na sobrevivência de D. maidis e em alguns parâmetros biológicos desse vetor e do cicadelídeo Agallia albidula Uhler, espécie não vetora, presente na vegetação espontânea da cultura do milho. Dez espécies de plantas daninhas em milharais foram submetidas à inoculação de MBSP com adultos infectivos de D. maidis, mas em nenhuma delas foi detectada a infecção pelo fitoplasma, indicando que o fitoplasma possui alta especificidade em relação a plantas hospedeiras. Duas espécies de cicadelídeos comuns na vegetação rasteira de cultivos de milho, A. albidula e Planicephalus flavicosta (Stål) foram testadas como vetores de MBSP, e nenhuma delas foi capaz de transmitir o patógeno para o milho, indicando que a especificidade de vetores também é elevada. A infecção de D. maidis por MBSP afetou negativamente a sobrevivência de adultos deste inseto vetor. Por outro lado, plantas de milho infectadas por MBSP estimularam a oviposição das cigarrinhas D. maidis e A. albidula. Entretanto, a sobrevivência de ninfas de A. albidula foi muito baixa tanto em plantas sadias quanto em plantas infectadas pelo fitoplasma, indicando que o milho, independentemente do fitoplasma, não é um bom hospedeiro para desenvolvimento de A. albidula. / Corn (Zea mays L.) is an important crop for Brazilian agribusiness, but it is affected by various pests and diseases. A stunting disease associated with the phytopathogenic mollicute, maize bushy stunt phytoplasma (MBPS), is a one of the main problems. This phytoplasma is transmitted by a narrow range of leafhoppers (Hemiptera: Cicadellidae), mainly in the genus Dalbulus. In Brazil, the only known vector is the corn leafhopper, Dalbulus maidis (DeLong & Walcott). The corn leafhopper has a deep association and co-evolution with corn, and it is thought to be specific to this crop. In Mexico there are reports of D. maidis developing on wild species of Zea and Tripsacum. Because corn is the only known host of D. maidis in Brazil, it is unknown how this leafhopper and MBSP survive the long corn off-season that occurs in some Brazilian growing regions. Studies have shown that the presence of pathogens in plants and insects and the physiological changes caused by them can improve the biological performance of insect vectors. In Mexico, MBSP is highly pathogenic to some Dalbulus species that feed on corn and compete with D. maidis. Considering that in Brazil other leafhopper species have small populations in corn, it is postulated that MBSP may negatively affect them and reduce their ability to compete with D. maidis. The current study investigated possible alternative host plants of MBSP and D. maidis, other possible leafhopper vectors of MBSP and the effects of the phytoplasma on D. maidis survival and in some biological parameters of this vector and of Agallia albidula Uhler, a non-vector leafhopper present in the weedy vegetation of corn fields. Ten weed species commonly present in corn fields were inoculated with MBSP by infective adults of D. maidis, but none of them became infected with the phytoplasma, suggesting that MBSP has high host plant specificity. Two leafhopper species that inhabit the weedy vegetation of corn fields, A. albidula e Planicephalus flavicosta (Stål), were tested as vectors of MBSP, but none of them was able to transmit the pathogen to corn, indicating that the vector specificity of this phytoplasma is also high. Infection of D. maidis by MBSP negatively affected adult survival. On the other hand, infection of corn plants by MBSP induced higher oviposition by D. maidis and A. albidula. However, the survival of A. albidula nymphs was very low not only on infected plants, but also on healthy corn plants, indicating corn is not a suitable developmental host for A. albidula, regardless of the phytoplasma infection.
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Interactions of maize bushy stunt phytoplasma with the leafhopper vector, Dalbulus maidis (Delong and Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) and associated microbiota / Interações de \'maize bushy stunt phytoplasma\' com a cigarrinha vetora Dalbulus maidis (Delong and Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) e microbiota associadaJavier Garcia Gonzalez 29 January 2016 (has links)
Phytoplasmas are bacteria with a persistent propagative transmission by insect vectors that generates direct and indirect interactions among them. In order to understand these interactions for maize bushy stunt phytoplasma (MBSP) and the leafhopper vector Dalbulus maidis (Hemiptera: Cicadellidae), two research lines were addressed. The first one aimed to determine the indirect effects of maize infection by MBSP on some biological and behavioral parameters of the vector, whereas a second line investigated direct interactions of the phytoplasma with D. maidis during its movement through the vector body following acquisition from plants, and associated microbiota. Indirect effects were investigated in choice experiments in which alighting and oviposition preferences by D. maidis were compared on healthy vs. MBSP-infected plants with variable incubation time (diseased plants with early and advanced symptoms, or still asymptomatic). Likewise, indirect effect of MBSP on the D. maidis biology was determined in two life table experiments in which the vector was reared on healthy vs. MBSP-infected plants expressing advanced disease symptoms or still asymptomatic. Choice experiments showed that alighting and oviposition preferences of D. maidis on MBSP-infected plants compared to healthy plants depend on the pathogen incubation period in the plant. The leafhopper preferred MBSP-infected plants over healthy ones during the asymptomatic phase of the disease, but rejected infected plants with advanced symptoms. The vector was able to acquire MBSP from asymptomatic infected plants shortly (3 days) after inoculation, but transmission efficiency increased when acquisition occurred at later stages of the pathogen incubation period (≥14 days) in the source plants and the test plants showed disease symptoms faster. These results suggest that MBSP modulates D. maidis preference for asymptomatic infected plants in the early stages of the crop, allowing rapid spread of this pathogen. Maize infection by the phytoplasma had a neutral effect on most life table parameters of D. maidis; a lower net reproductivity rate (Ro) was observed in the cohort reared on MBSP-infected plants with advanced symptoms, which was compensated to some extent by a higher sexual ratio. MBSP acquisition by all vector nymphal stadia was confirmed by PCR, and the pathogen as detected in both male and female reproductive organs. Concerning direct MBSP-vector interactions, transmission electron microscopy analyses showed phytoplasma-like cells in the midgut lumen, microvilli and epithelial cells, suggesting that MBSP enters the epithelium midgut through the microvilli wall. Within the epithelial cells, mitochondria and bacteria-like cells (possibly endosymbionts) were observed together with masses of phythoplasma-like cells. In the hemocoel, phytoplasma-like cells grouped into a matrix were also observed in association with bacteria-like cells similar to those observed in the midgut epithelium. Similar associations were found in the salivary gland. Interestingly, in-situ hybridization (FISH) technique revealed a variation in diversity and abundance of the microbiota in intestine and salivary glands of D. maidis adults over time after MBSP acquisition from plants. Sulcia sp., Cardinium sp. and eubacteria increased their abundance over time, whereas Rickettsia sp. decreased. The frequent association of the vector microbiota with the phytoplasma in some tissues of D. maidis suggests that endosymbiotic bacteria may play some role in MBSP-vector interactions. / Fitoplasmas são bactérias transmitidas de forma persistente propagativa por insetos vetores, havendo interações diretas e indiretas envolvendo tais organismos. Para entender algumas dessas interações no caso do enfezamento vermelho do milho, associado ao \'maize bushy stunt phytoplasma\' (MBPS) e à cigarrinha vetora Dalbulus maidis (Hemiptera: Cicadellidae), foram desenvolvidas duas linhas de trabalho. Na primeira determinou-se o efeito indireto de MBSP no comportamento e biologia do vetor, enquanto que na segunda estudaram-se as interações diretas do fitoplasma com o vetor durante sua movimentação através de órgãos internos e associação com a microbiota do inseto. O efeito indireto no comportamento foi demostrado em testes de escolha nos quais se variou o período de incubação de MBSP na planta (plantas com sintomas iniciais ou avançados da doença, e plantas infectadas assintomáticas) sobre a preferência para pouso e oviposição pelo vetor. O efeito indireto na biologia do D. maidis foi estabelecido em dois experimentos de tabela de vida, alimentando o inseto durante seu ciclo de vida em plantas de milho sadias ou plantas infectadas com o fitoplasma em dois tempos de incubação (plantas com sintomas avançados da doença e plantas infectadas assintomáticas). Os testes de escolha mostraram que a preferência de D. maidis para pouso e oviposição em plantas infectadas por MBSP em relação a plantas sadias depende do período de incubação do patógeno na planta. A cigarrinha preferiu plantas infectadas por MBSP na fase assintomática da doença, mas rejeitou plantas com sintomas avançados. Ocorreu aquisição do fitoplasma pelo vetor em plantas assintomáticas a partir de 3 dias após a inoculação, mas a eficiência de transmissão aumentou após 14 dias de incubação do patógeno na planta-fonte, e diminuiu o tempo para expressão de sintomas nas plantas-teste inoculadas. Os resultados sugerem que MBSP modula a preferência do vetor para plantas infectadas no estágio inicial da cultura de modo a permitir sua rápida disseminação. O efeito da infecção de plantas por MBSP na biologia de D. maidis mostrou ser neutro para a maioria dos parâmetros biológicos estimados; houve menor taxa líquida de reprodução (Ro), que foi compensada por maior razão sexual, para insetos criados em plantas com sintomas avançados. Verificou-se, por PCR, aquisição do fitoplasma por todos os estádios ninfais do vetor e sua presença em órgãos reprodutivos dos adultos. Por microscopia eletrônica de transmissão, observaram-se células do tipo fitoplasma no lúmen, microvilosidades e células epiteliais do mesêntero de D. maidis, sugerindo que o MBSP penetra no epitélio através das microvilosidades. No epitélio intestinal, foram observadas massas de células do tipo fitoplasma próximas a mitocôndrias e células bacterianas, possíveis endossimbiontes. Na hemocele, também foram observadas células do tipo fitoplasma agrupadas numa matriz, em associação com bactérias similares às observadas no intestino. Associações semelhantes foram observadas na glândula salivar. A técnica de FISH revelou uma variação na riqueza e abundância das espécies na da microbiota no mesêntero e glândula salivar de D. maidis em função do tempo após a aquisição de MBSP. A abundância de Sulcia sp., Cardinium sp. e eubacteria aumentou, enquanto que a de Rickettsia sp. decresceu. A associação frequente dessas bactérias com fitoplasma em alguns tecidos de D. maidis sugere que endossimbiontes possam ter um papel nas interações fitoplasma-vetor.
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