Molecular and Serological Approaches in Detection of Phytoplasmas in Plants and Insects

Bertaccini, Assunta; Fiore, Nicola; Zamorano, Alan; Tiwari, Ajay; Rao, G. P.

doi:10.1007/978-981-13-9632-8_7

Cited by 11 publications

(9 citation statements)

References 148 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The behaviour of ROLP in its lifecycle in rice and insects is largely unknown. 4′,6-Diamidino-2-phenylindole (DAPI) staining of phytoplasma genomic DNA and observation under a fluorescent microscope was applied to develop an instant observation protocol for ROLP [ 10 ]. Using the rice plants that were ROLP-positive following nested PCR, thin sections of rice leaves were prepared and stained with DAPI.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…It is interesting to quantitatively compare phytoplasma accumulations between different phytoplasma or host plants. Technically, the DAPI staining/fluorescent observation to detect phytoplasma is a useful approach for understanding the systemic distribution of the pathogen in plant tissues [ 10 , 36 ]. The combination of this and development of artificial inoculation cycle in the laboratory is highly desired.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…P. asteris also includes important pathogens of diseases, such as oenothera aster yellows, onion yellows, rhus yellows, mulberry dwarf and paulownia witches’ broom [ 7 ]. Today, the detection of ROLP mainly relies on nested polymerase chain reaction (PCR) and sanger sequencing of the amplicon with approximately 1.2 kbp [ 8 , 9 , 10 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Geographic Distribution, Genetic Variability and Biological Properties of Rice Orange Leaf Phytoplasma in Southeast Asia

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

Rice orange leaf phytoplasma (ROLP) causes clear orange to yellowish leaf discoloration and severe stunting in rice seedlings. The ecological and biological characteristics of ROLP are largely unknown because the disease has not widely caused serious problems in rice cultivated areas, thereby leading to the low accumulation of research data. However, in the past decade, the disease became a threat to rice production, particularly in South China and India; it has also been recognised in other Asian countries, such as Vietnam, Thailand and the Philippines. Here, we observed the occurrence of ROLP in paddies of the Southeast Asian counties (Cambodia, Vietnam and the Philippines) and found that the isolates in the Philippines and Vietnam were monophyletic, while those in India, Thailand and Cambodia were more diverse, suggesting their potential origins. In Cambodia, it was revealed that following polymerase chain reaction (PCR) detection, the known ROLP-insect vectors, N. virescens Distant and Recilia dorsalis Motchulsky, were ROLP-positive, indicating their roles in pathogen dispersal. Moreover, fluorescent and scanning electron microscopy revealed the intensive accumulation of the phytoplasma in phloem tissues and massive accumulation of storage starch in vascular bundle sheath and parenchyma. Altogether, this study illustrated the genetic variability of global ROLP isolates and the pathogen’s biological impact on rice tissue.

show abstract

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Geographic Distribution, Genetic Variability and Biological Properties of Rice Orange Leaf Phytoplasma in Southeast Asia

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Phytoplasma is routinely detected by PCR (Bertaccini et al, 2019). Several primers were developed based on the sequence in the 16S rRNA, internal transcribed spacer and 23S rRNA region for the detection of different phytoplasma belonging to the ribosomal groups and subgroups.…”

Section: Pcrmentioning

confidence: 99%

Diagnosis of Phytoplasma Associated with the Sandalwood Spike Disease

Selvaraj

Suryanarayana²,

Venkataravanappa³

et al. 2022

ije

View full text Add to dashboard Cite

Sandalwood spike disease (SSD) is a serious disease of Indian sandal tree (Santalum album). The disease is caused by a Candidatus Phytoplasma asteris strain of subgroup 16SrI-B. The disease is naturally spread through leafhopper and root-grafting. The infected plants take long time to express disease symptoms and eventually die. The diagnostic disease symptom of SSD is crowded small chlorotic leaves on stiff twigs that has spike like appearance. There are various biological, histopathological, electron microscopic and molecular methods available for the detection and identification of phytoplasma. Biological and histopathological tests are time consuming and ambiguous. Serological test like ELISA and molecular test like PCR are more versatile and accurate for the detection of phytoplasma. Application of various molecular techniques like nested PCR, RFLP and sequence analysis of 16S ribosomal RNA led to identify the SSD phytoplasma isolates as a member of 16SrI-B and 16SrXI-B phytoplasma subgroups. In this chapter, various diagnostic methods utilised for the detection and identification of SSD phytoplasma are summarised.

show abstract

“…(Weintraub and Beanland, 2006). Phytoplasma differentiation is based on 16S rRNA gene sequences, which is carried out by RFLP analysis of PCR amplified DNA sequences, resulting in 36 ribosomal groups and more than 150 subgroups (Martini et al, 2019;Bertaccini et al, 2019).…”

Section: Phytoplasmas Infecting Pome Fruitsmentioning

confidence: 99%

Development and validation of protocols for virus, viroid and phytoplasma detection to be used for the certification of pome fruit propagation material

Μαλανδράκη¹

View full text Add to dashboard Cite

Ήδη από τη δεκαετία του 60 η έρευνα για τις ιώσεις και τις συναφείς με αυτές ασθένειες των γιγαρτόκαρπων είχε αρχίσει να συστηματοποιείται καθώς γίνονταν αντιληπτές οι σημαντικές οικονομικές απώλειες που προκαλούν. Τα γιγαρτόκαρπα πολλαπλασιάζονται με εμβολιασμό της επιθυμητής ποικιλίας σε κατάλληλο υποκείμενο. Καθώς οι ιοί, τα ιοειδή και τα φυτοπλάσματα που τα προσβάλλουν είναι εμβολιο-μεταδιδόμενα, διασπείρονται και μεταφέρονται ακούσια με το πολλαπλασιαστικό υλικό. Μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν επίσημα διαγνωστικά πρωτόκολλα για τα περισσότερα από αυτά τα παθογόνα ενώ παράλληλα, με την ολοένα και ευρύτερη εφαρμογή της αλληλούχησης υψηλής απόδοσης (High-Throughput Seguencing, HTS), ανακαλύπτονται διαρκώς νέοι ιοί και ιοειδή που πιθανόν να σχετίζονται με ασθένειες των γιγαρτόκαρπων. Στόχος της παρούσης εργασίας ήταν αρχικά να αναπτυχθούν διαγνωστικά πρωτόκολλα, βασισμένα σε σύγχρονες μοριακές τεχνικές, για τους πιο κοινούς ιούς, ιοειδή και φυτοπλάσματα που προσβάλλουν τα γιγαρτόκαρπα, ώστε να εφαρμοστούν κατά τον έλεγχο του πολλαπλασιαστικού υλικού. Παράλληλα, στόχος ήταν η εν μέρει επικαιροποίηση των δεδομένων για τη διασπορά και τη συχνότητα εμφάνισης των γνωστών ιών και ιοειδών που απαντώνται στις καλλιέργειες γιγαρτόκαρπων της Ελλάδας αλλά και η μελέτη της γενετικής ποικιλομορφίας τους. Τέλος, επιδιώχθηκε η διαπίστωση της ύπαρξης τυχόν νέων ιών και ιοειδών των γιγαρτόκαρπων στην Ελλάδα και η ανάπτυξη μεθόδων ανίχνευσής τους. Για την πραγματοποίηση των στόχων της εργασίας, έγινε σχεδιασμός δύο δοκιμών, αντίστροφης μεταγραφής-ποσοτικής αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης (RT-qPCR) με ιχνηλάτες για την ταυτόχρονη ανίχνευση τριών στόχων σε ένα δείγμα με μία αντίδραση. H πρώτη δοκιμή αναπτύχθηκε για την ταυτόχρονη ανίχνευση των ιών της βοθρίωσης του ξύλου της μηλιάς (apple stem pitting virus), του αυλακωτού ξύλου της μηλιάς (apple stem grooving virus) και του μωσαϊκού της μηλιάς (apple mosaic virus), και η δεύτερη για τα ιοειδή της εσχάρωσης του φλοιού των μήλων (apple scar skin viroid), του εξανθηματικού έλκους της αχλαδιάς (pear blister canker viroid) και καθολικά των φυτοπλάσματων. Λόγω της υψηλής γενετικής παραλλακτικότητας, σχεδιάστηκαν μικρότερου μήκους ιχνηλάτες στους οποίους συζεύχθηκαν μόρια που προσδένονται στην ελάσσονα αύλακα του DNA (minor groove binder, MGB) και τα οποία προσδίδουν τη δυνατότητα αποτελεσματικού και εξειδικευμένου υβριδισμού του ιχνηλάτη στο στόχο σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι μέθοδοι συνδυάστηκαν με πρωτόκολλα εξαγωγής ολικών νουκλεϊκών οξέων βασιζόμενα στην τασιενεργό ουσία CTAB, ακολούθησε βελτιστοποίηση των συνθηκών των αντιδράσεων για πολλαπλή, ταυτόχρονη ενίσχυση των στόχων καθώς και δοκιμές για την ευαισθησία, εξειδίκευση και επαναληψιμότητά τους. Τέλος, προσδιορίστηκαν τα όρια ανίχνευσης και έγινε σύγκριση με συμβατικές μεθόδους, η οποία έδειξε 10-100 φορές μεγαλύτερη ευαισθησία των νέων δοκιμών. Και τα δύο πρωτόκολλα παρουσίασαν υψηλή ευαισθησία, αποτελεσματικότητα και αξιοπιστία στην ανίχνευση των κυριότερων ιών και συναφών παθογόνων των γιγαρτοκάρπων, είτε αυτά διέθεταν RNA είτε DNA γονιδίωμα. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε επισκόπηση καλλιεργειών μηλιάς σε τρεις διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές της Ελλάδας – στην Τεγέα, η οποία ανήκει στην περιφερειακή ενότητα Αρκαδίας στην Πελοπόννησο, και στην Αγιά και τη Ζαγορά της περιφέρειας Θεσσαλίας– για συλλογή δειγμάτων με συμπτώματα ιώσεων ή και ασυμπτωματικών. Τα δείγματα ελέγχθηκαν με τα νέα πρωτόκολλα και η αυξημένη ευαισθησία τους συνέβαλε στην επικαιροποίηση των δεδομένων από προηγούμενες έρευνες για τη συχνότητα εμφάνισης και διάδοσης του κάθε ιού στην Ελλάδα. Επιλεγμένα δείγματα αναλύθηκαν κατά ομάδες με εφαρμογή της HTS. Από την βιοπληροφορική ανάλυση των δεδομένων, προέκυψαν για πρώτη φορά σχεδόν πλήρεις αλληλουχίες του γονιδιώματος ελληνικών απομονώσεων των κυριότερων ιών οι οποίες επιβεβαίωσαν και in silico την αποτελεσματικότητα των ολιγονουκλεοτιδίων που σχεδιάστηκαν ενώ πραγματοποιήθηκαν και φυλογενετικές αναλύσεις. Επίσης, διαπιστώθηκε για πρώτη φορά στην Ελλάδα η παρουσία τεσσάρων πρόσφατα ανακαλυφθέντων ιών και ενός ιοειδούς στις μηλιές (apple rubbery wood virus 1 και 2, citrus concave gum-associated virus, apple luteovirus 1, apple hammerhead viroid) αλλά και ενός πιθανολογούμενου νέου ιού του γένους Cytorhabdovirus. Για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων της HTS, αναπτύχθηκαν συμβατικές RT-PCR και ακολούθησε αλληλούχηση Sanger. Ο έλεγχος όλων των δειγμάτων για αυτά τα παθογόνα έδωσε μια ενδεικτική πρώτη εκτίμηση της διασποράς τους στους οπωρώνες. Το ιολογικό φορτίο (ίωμα) της μηλιάς στις τρεις διαφορετικές περιοχές της Ελλάδας παρουσίασε διαφορές ως προς τον πλούτο της σύνθεσής του οι οποίες αντικατοπτρίζουν τη χρήση ή όχι πιστοποιημένου πολλαπλασιαστικού υλικού και την ηλικία των οπωρώνων της κάθε περιοχής. Η παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζει μία πρώτη λεπτομερή καταγραφή του ιώματος της μηλιάς στην Ελλάδα και προσφέρει ένα περιεκτικό σύνολο διαγνωστικών πρωτοκόλλων για την ανίχνευση των σημαντικότερων γνωστών αλλά και των προσφάτως ανακαλυφθέντων ιών, ιοειδών και φυτοπλασμάτων των γιγαρτόκαρπων, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον έλεγχο και την πιστοποίηση του πολλαπλασιαστικού υλικού γιγαρτόκαρπων με στόχο έναν υγιέστερο και βιώσιμο οπωρώνα.

show abstract

Molecular and Serological Approaches in Detection of Phytoplasmas in Plants and Insects

Cited by 11 publications

References 148 publications

Geographic Distribution, Genetic Variability and Biological Properties of Rice Orange Leaf Phytoplasma in Southeast Asia

Geographic Distribution, Genetic Variability and Biological Properties of Rice Orange Leaf Phytoplasma in Southeast Asia

Diagnosis of Phytoplasma Associated with the Sandalwood Spike Disease

Development and validation of protocols for virus, viroid and phytoplasma detection to be used for the certification of pome fruit propagation material

Contact Info

Product

Resources

About