Phytoplasmas are bacterial intracellular plant pathogens that cause devasting yield losses in diverse crops worldwide. Phytoplasmas were detected in clover and Catharanthus roseus plants, pear, apple and apricot trees. SecA and 16S rRNA genes, spacer region and 23S rRNA gene of five phytoplasma isolates were sequenced.

O enfezamento vermelho, causado por um fitoplasma, foi registrado no Brasil no início da década de setenta, sendo relatado como de pequena importância para a cultura do milho. A partir de meados dos anos oitenta, com a introdução dos plantios de safrinha e dos cultivos irrigados, a doença passou a ser considerada de relevância econômica. Atualmente, o enfezamento se constitui em uma das mais importantes doenças do milho, sendo, inclusive, fator limitante para produção em função da região, do híbrido escolhido e da época de plantio.Um ponto crítico no manejo da doença se refere ao escasso conhecimento sobre a sobrevivência do patógeno e do inseto vetor (Dalbulus maidis) durante a ausência da cultura do milho no campo. Este tipo de informação pode ser útil principalmente na redução do inóculo inicial do patógeno, visando um controle mais eficiente da doença. Assim sendo, o presente trabalho teve por objetivo avaliar algumas gramíneas, usadas na formação de pastagens, e espécies daninhas, que ocorrem na cultura do milho, como potenciais hospedeiros alternativos do fitoplasma e do seu vetor . Treze espécies de capins e ervas daninhas foram experimentalmente inoculadas com o fitoplasma do enfezamento vermelho do milho, através de cigarrinhas infectivas. Avaliações foram feitas com base na observação de sintomas, na detecção molecular do fitoplasma nos tecidos das plantas inoculadas e na contagem de insetos sobreviventes nestas plantas inoculadas. A detecção foi feita por duplo PCR e a identificação do fitoplasma foi realizada pela análise de RFLP, com as enzimas de restrição AluI, RsaI, KpnI e MboI. Das treze espécies testadas, o fitoplasma foi encontrado nos capins colonião (Panicum maximum), marmelada (Brachiaria plantaginea) e braquiária (Brachiaria decumbens), através da amplificação do 16S rDNA, visualizado em gel de agarose na forma de bandas. Os insetos sobreviveram nos três capins até o final do período de experimentação, revelando que os capins foram capazes de abrigar a cigarrinha. Estes resultados demonstraram a possibilidade destas espécies atuarem como potenciais hospedeiros alternativos para o patógeno e o seu vetor, em condições naturais. Estas informações poderão contribuir para novas investigações, na busca de melhor conhecimento sobre a epidemiologia da doença, principalmente quanto à sobrevivência do fitoplasma e da cigarrinha vetora. / Maize bushy stunt, caused by a phytoplasma, was reported in Brazil in the beginning of the seventies, and it was considered as not important for corn. Since the middle of the eighties decade, when the later planting practice and irrigation were adopted, the disease became relevant. Currently, maize bushy stunt represents one of the most important diseases and has caused significant losses. In some conditions the disease can limit the production, especially in relation to the region, used hybrids and crop season. A critical point to disease control is the lack of about survival of pathogen and vector, during the absence of corn crop on the field. This kind of information can be useful to promote the reduction of the initial inoculum, aiming a more efficient disease control. Thus, the objective of the present study was to evaluate some grasses and weeds species as potential alternative hosts of the maize bushy stunt phytoplasma and its vector Dalbulus maidis. Thirteen botanical species were experimentally inoculated with the phytoplasma by using infective leafhoppers. Evaluations were based upon symptom observation, molecular detection of the phytoplasma in tissue of inoculated plants and the of number of insects present in the plants. Detection was conducted by nested PCR and phytoplasma identification by RFLP analyses, using AluI, RsaI, KpnI and MboI as restriction enzymes. Phytoplasma was detected in three species, Panicum maximum, Brachiaria plantaginea and Brachiaria decumbens based on amplification of 16S rDNA, visualized as specific band in agarose gel. Insects remain on alive on the plants belonging to those three species up to the end of the assays. Thus, the present study showed the possibility of those species as potential alternative hosts to the pathogen and its vector, under natural conditions. The results can contribute for new investigations, in order to understanding the epidemiology of the disease, especially in relation to phytoplasma and vector survival.

Os enfezamentos vermelho e pálido são importantes doenças do milho, causadas, respectivamente, por um fitoplasma e por um espiroplasma (Spiroplasma kunkelii). As duas formas de enfezamento foram relatadas no Brasil no início da década de 70 e se tornaram economicamente relevantes no início dos anos 80, com a introdução de novas técnicas de cultivo no milho. Apesar de ser um patossistema conhecido e estudado, ainda há certos pontos em relação à doença que permanecem desconhecidos. Um deles é em relação à sobrevivência do vetor (Dalbulus maidis) e do patógeno durante a entressafra. Outro, diz respeito às alterações bioquímicas envolvidas na relação hospedeiro-patógeno. O presente trabalho visou avaliar algumas gramíneas, usadas na formação de pastagens, e ervas-daninhas, que ocorrem nas áreas cultivadas com milho, como possíveis hospedeiros alternativos destes patógenos; ainda, buscouse estudar algumas alterações bioquímicas que ocorrem nas plantas de milho quando infectadas por espiroplasma. Para isto, o trabalho foi desenvolvido em três etapas. Na primeira, onze espécies de capins e ervas daninhas foram experimentalmente inoculadas com o espiroplasma através do vetor. As avaliações foram realizadas com base na observação de sintomas, na detecção molecular do espiroplasma nos tecidos das plantas inoculadas e na contagem de insetos sobreviventes nestas plantas inoculadas. Como resultado, nenhuma das espécies testadas mostrou resultado positivo para presença do patógeno inoculado e não demonstrou capacidade em hospedar o espiroplasma. Em uma segunda etapa, três gramíneas sabidamente infectadas com o fitoplasma do enfezamento vermelho do milho (capim colonião, capim braquiária e capim marmelada) foram testadas quanto à capacidade de servirem como planta-fonte na aquisição do fitoplasma pelo vetor. Após o estabelecimento dos insetos nestas plantas, os mesmos foram transferidos para plantas sadias de milho. As avaliações também foram realizadas com base na observação de sintomas e detecção molecular do fitoplasma nos tecidos das plantas inoculadas. Das três espécies testadas como hospedeiras alternativas, o capim colonião demonstrou ser um hospedeiro alternativo do fitoplasma. Estes resultados trouxeram uma significativa contribuição ao melhor conhecimento da epidemiologia da doença, mostrando a existência de outro hospedeiro do patógeno além do milho. Na última etapa, foram escolhidos um híbrido suscetível e um resistente, os quais foram inoculados com cigarrinhas infectadas pelo espiroplasma e submetidos à análise bioquímica para avaliação de alguns compostos, como proteínas, fenóis, clorofilas, açúcares e as enzimas peroxidase e -1,3-glucanase. Amostras foliares foram coletadas e avaliadas em 6 diferentes períodos: 0, 10, 20, 40, 60 e 80 dias após a inoculação. Os resultados revelaram um aumento na quantidade de todos os compostos avaliados, porém uma redução na clorofila e proteína total para o híbrido suscetível. As análises evidenciaram que as alterações nas atividades enzimáticas parecem fazer parte de uma resposta inespecífica de defesa da planta. / The maize bushy stunt and corn stunt are relevant diseases caused, respectively, by a phytoplasma and a spiroplasma (Spiroplasma kunkelii). Both kinds of stunting were reported in Brazil in the beginning of the 1970´s and became economically important in the beginning of the 1980´s, with the adoption of new techniques for maize cultivation. Although this pathosystem has been well studied, there are still some unknown points related to the diseases. One of them is related to survival of the leafhopper vector (Dalbulus maidis) and pathogens during the maize off-season. The other one is related to biochemical changes involved in the host-pathogen interaction. This research aimed to evaluate some pasture grasses and weeds that occur on areas cultivated with corn as possible alternatives hosts for these pathogens; an additional study was conducted to investigate biochemical alterations in maize plants infected by S. kunkelii. So, the research was carried out on three steps. First, eleven species of grasses and weeds were inoculated with S. kunkelii by using infective leafhoppers. The evaluations were based on symptoms and molecular detection of the pathogen in the inoculated plants, as well as on counting of surviving insects onto these inoculated plants. S. kunkelii was not detected by PCR or symptoms in any of the inoculated plant species, indicating that they are not able to host this pathogen. In the second step, three species of grasses (Panicum maximum, Brachiaria plantaginea and Brachiaria decumbens) infected with the maize bushy stunt phytoplasma (MBSP) were tested as source plants of this pathogen for acquisition by its vector. After insects establishing on these plants, they were transferred to healthy corn plants. Transmission to maize was determined based on symptoms and molecular detection of the phytoplasma in the inoculated plant tissues. Out of the three grass species tested, only P. maximum was shown to serve as an alternative host of the phytoplasma. These results represent a relevant contribution to understanding of the disease epidemiology, indicating a species distinct of maize as a source plant for MBSP. In the last study, a susceptible and a resistant hybrid were inoculated with S. kunkelii by infective leafhoppers. Biochemical analyses were carried out to evaluate changes in proteins, phenols, chlorophylls, total sugars and enzymes peroxidase and -1, 3 glucanase. Leaf samples were harvested at 6 different times: 0, 10, 20, 40, 60 and 80 days after inoculation. Results revealed an increase in all biochemical parameters evaluated, with exception for the chlorophyll content and soluble protein in a susceptible hybrid that decreased. The analysis showed that enzyme activity may be an unspecific response of the plant to the pathogen.

Os enfezamentos vermelho e pálido são importantes doenças do milho, causadas, respectivamente, por um fitoplasma e por um espiroplasma (Spiroplasma kunkelii). As duas formas de enfezamento foram relatadas no Brasil no início da década de 70 e se tornaram economicamente relevantes no início dos anos 80, com a introdução de novas técnicas de cultivo no milho. Apesar de ser um patossistema conhecido e estudado, ainda há certos pontos em relação à doença que permanecem desconhecidos. Um deles é em relação à sobrevivência do vetor (Dalbulus maidis) e do patógeno durante a entressafra. Outro, diz respeito às alterações bioquímicas envolvidas na relação hospedeiro-patógeno. O presente trabalho visou avaliar algumas gramíneas, usadas na formação de pastagens, e ervas-daninhas, que ocorrem nas áreas cultivadas com milho, como possíveis hospedeiros alternativos destes patógenos; ainda, buscouse estudar algumas alterações bioquímicas que ocorrem nas plantas de milho quando infectadas por espiroplasma. Para isto, o trabalho foi desenvolvido em três etapas. Na primeira, onze espécies de capins e ervas daninhas foram experimentalmente inoculadas com o espiroplasma através do vetor. As avaliações foram realizadas com base na observação de sintomas, na detecção molecular do espiroplasma nos tecidos das plantas inoculadas e na contagem de insetos sobreviventes nestas plantas inoculadas. Como resultado, nenhuma das espécies testadas mostrou resultado positivo para presença do patógeno inoculado e não demonstrou capacidade em hospedar o espiroplasma. Em uma segunda etapa, três gramíneas sabidamente infectadas com o fitoplasma do enfezamento vermelho do milho (capim colonião, capim braquiária e capim marmelada) foram testadas quanto à capacidade de servirem como planta-fonte na aquisição do fitoplasma pelo vetor. Após o estabelecimento dos insetos nestas plantas, os mesmos foram transferidos para plantas sadias de milho. As avaliações também foram realizadas com base na observação de sintomas e detecção molecular do fitoplasma nos tecidos das plantas inoculadas. Das três espécies testadas como hospedeiras alternativas, o capim colonião demonstrou ser um hospedeiro alternativo do fitoplasma. Estes resultados trouxeram uma significativa contribuição ao melhor conhecimento da epidemiologia da doença, mostrando a existência de outro hospedeiro do patógeno além do milho. Na última etapa, foram escolhidos um híbrido suscetível e um resistente, os quais foram inoculados com cigarrinhas infectadas pelo espiroplasma e submetidos à análise bioquímica para avaliação de alguns compostos, como proteínas, fenóis, clorofilas, açúcares e as enzimas peroxidase e -1,3-glucanase. Amostras foliares foram coletadas e avaliadas em 6 diferentes períodos: 0, 10, 20, 40, 60 e 80 dias após a inoculação. Os resultados revelaram um aumento na quantidade de todos os compostos avaliados, porém uma redução na clorofila e proteína total para o híbrido suscetível. As análises evidenciaram que as alterações nas atividades enzimáticas parecem fazer parte de uma resposta inespecífica de defesa da planta. / The maize bushy stunt and corn stunt are relevant diseases caused, respectively, by a phytoplasma and a spiroplasma (Spiroplasma kunkelii). Both kinds of stunting were reported in Brazil in the beginning of the 1970´s and became economically important in the beginning of the 1980´s, with the adoption of new techniques for maize cultivation. Although this pathosystem has been well studied, there are still some unknown points related to the diseases. One of them is related to survival of the leafhopper vector (Dalbulus maidis) and pathogens during the maize off-season. The other one is related to biochemical changes involved in the host-pathogen interaction. This research aimed to evaluate some pasture grasses and weeds that occur on areas cultivated with corn as possible alternatives hosts for these pathogens; an additional study was conducted to investigate biochemical alterations in maize plants infected by S. kunkelii. So, the research was carried out on three steps. First, eleven species of grasses and weeds were inoculated with S. kunkelii by using infective leafhoppers. The evaluations were based on symptoms and molecular detection of the pathogen in the inoculated plants, as well as on counting of surviving insects onto these inoculated plants. S. kunkelii was not detected by PCR or symptoms in any of the inoculated plant species, indicating that they are not able to host this pathogen. In the second step, three species of grasses (Panicum maximum, Brachiaria plantaginea and Brachiaria decumbens) infected with the maize bushy stunt phytoplasma (MBSP) were tested as source plants of this pathogen for acquisition by its vector. After insects establishing on these plants, they were transferred to healthy corn plants. Transmission to maize was determined based on symptoms and molecular detection of the phytoplasma in the inoculated plant tissues. Out of the three grass species tested, only P. maximum was shown to serve as an alternative host of the phytoplasma. These results represent a relevant contribution to understanding of the disease epidemiology, indicating a species distinct of maize as a source plant for MBSP. In the last study, a susceptible and a resistant hybrid were inoculated with S. kunkelii by infective leafhoppers. Biochemical analyses were carried out to evaluate changes in proteins, phenols, chlorophylls, total sugars and enzymes peroxidase and -1, 3 glucanase. Leaf samples were harvested at 6 different times: 0, 10, 20, 40, 60 and 80 days after inoculation. Results revealed an increase in all biochemical parameters evaluated, with exception for the chlorophyll content and soluble protein in a susceptible hybrid that decreased. The analysis showed that enzyme activity may be an unspecific response of the plant to the pathogen.

Les phytoplasmes sont des bactéries phytopathogènes, sans paroi, qui appartenant à la classe des Mollicutes. Ils ne peuvent pas etre cultivés in vitro et sont limités à des tubes du phloème. Ils provoquent des centaines de maladies chez de nombreuses espèces végétales dans le monde entier, ce qui conduit à des pertes de récolte importantes. Les phytoplasmes sont transmis naturellement par des insectes suceurs de sève dans laquelle ils se multiplient. Ils induisent des symptômes graves, notamment le jaunissement, la croissance limitée, déclin, ainsi que des anomalies des fleurs et des fruits. L'infection par le phytoplasme du stolbur, en particulier, affect fortement la morphologie florale. Dans la tomate, deux isolats différents du phytoplasme du stolbur, nommé C et PO, induisent des symptômes différents. La tomate infectée par le phytoplasme du stolbur PO montrent des malformations florale telles que les sépales hypertrophiés, les pétales et les étamines avortées ce qui conduit à la stérilité. En revanche, la tomate infecté par le phytoplasme du stolbur C ont de petites feuilles de tomate en retrait, mais les fleurs presque normale, et produisent des fruits. Nous avons précédemment montré que SlDEF, un gène impliqué dans la formation des pétales est réprimé dans des plantes de tomate infectée par le stolbur phytoplasme PO. Toutefois, l'expression de son facteur de transcription, codée par le gène FA, est resté stable ou voir légèrement augmentée. Nous avons donc émis l'hypothèse que la répression de SlDEF pourrait être dû à une méthylation de l'ADN. Pour tester cette hypothèse, nous avons étudié l'expression des gènes de méthylases et de déméthylases. Ils étaient en général réprimés dans les tomates infectées par le phytoplasme du stolbur PO, ce qui était en accord avec l'hypothèse De plus, nous avons étudié les voies de défense activée chez les tomates infectées par le phytoplasme du stolbur. Pour se défendre, les plantes utilisées des molécules de signalisation comme l'acide salicylique (SA), l'acide jasmonique (JA) et d'éthylène (ET). Nous avons étudié l'expression de 21 gènes de défense dépendants SA / JA / ET, des gènes de biosynthèse et les facteurs de transcription chez les tomates infectées par les phytoplasmes du stolbur C et PO. Nous avons également étudié l'effet de la pré-activation des voies de SA et JA sur la production des symptômes. Nos résultats montrent clairement que les voies de défense ont été activées différemment dans les tomates infectés par le phytoplasme du stolbur C et PO. En effet, les voies de défense dépendantes de SA, ET et JA ont été activées chez les tomates infectées par le phytoplasme du stolbur C alors que seulement les voies dépendantes SA et ET ont été activés dans les tomates infectées par stolbur PO . En outre, la pré-activation de la voie de défense dépendante SA par l'application de BTH modifie légèrement l'évolution des symptômes de maladies causées par le phytoplasme du stolbur PO / Phytoplasma are cell wall-less, phytopathogenic bacteria belonging to the class Mollicutes. They have not been cultured in vitro and are restricted to the phloem sieve tubes. They cause hundreds of diseases in many plant species worldwide, resulting in important crop losses. Phytoplasmas are naturally transmitted by sap-sucking insects in which they multiply. They induce severe symptoms including yellowing, restricted growth, decline, as well as major flowers and fruits abnormalities.The stolbur phytoplasma infection, in particular, has been reported to strongly affect floral morphology. In tomato, two different isolates of stolbur phytoplasma, named C and PO, induce different symptoms. The stolbur PO phytoplasma-infected plants show abnormal flower development such as hypertrophied sepals, and aborted petals and stamens leading to sterility. In contrast, stolbur C phytoplasma-infected tomato have small indented leaves but nearly normal flowers, and produce fruits. We have previously shown that SlDEF, one gene involved in petal formation, was repressed in stolbur PO phytoplasma-infected tomato. However, the expression of its transcription factor, encoded by the gene FA, was unchanged or slightly up-regulated. So we hypothesized that SlDEF repression could be due to DNA methylation. To test this hypothesis, we studied the expression of DNA methylases and demethylases genes. They were in general down-regulated in stolbur PO infected tomato, which was in agreement with the hypothesis. However, the regulation of SlDEF expression could not be firmly correlated to the DNA methylation status of its promoter region. In addition, we studied the plant defense pathways activated in stolbur phytoplasma-infected tomato. To defend themselves, plants used signalling molecules like Salicylic acid (SA), Jasmonic acid (JA) and Ethylene (ET). We studied the expression of 21 SA/JA/ET regulated defense and biosynthesis genes including transcription factors in stolbur C and PO phytoplasma-infected tomato as compared to healthy ones. We also studied the effect of pre-activation of SA and JA mediated defense pathways on symptom production. Our results clearly showed that defense pathways were activated differently in stolbur C and PO phytoplasma-infected tomato. Indeed, SA ET and JA dependant pathways were activated in stolbur C-infected tomato while only SA and ET dependant pathways were activated in stolbur PO-infected plants. In addition, pre-activation of SA-dependent defense pathway by application of BTH slightly modify the evolution of disease symptoms caused by stolbur PO phytoplasma whereas no effect was observed after treatment with an analogue of JA.