Identification of phytoplamas associated with sugarcane yellow leaf syndrome and bougainvillea proliferation in São Paulo state

Os fitoplasmas são procariotos sem parede celular pertencentes à classe Mollicutes. Um grande número de doenças de plantas cultivadas estão associadas aos fitoplasmas, incluindo tanto aquelas que afetam grandes culturas como aquelas ocorrentes em diversas espécies de ornamentais. Em cana-de-açúcar, uma doença conhecida como síndrome do amarelecimento foliar ou amarelinho causou danos expressivos à cultura e provocou a substituição de uma cultivar muito produtiva e extensivamente plantada no estado de São Paulo. A doença também foi registrada em outros países e investigações sobre a etiologia evidenciaram a ocorrência de vírus e fitoplasma como agentes. Em primavera (Bougainvillea spectabilis), uma espécie de origem brasileira bastante apreciada como ornamental, foram observados sintomas de clorose foliar, superbrotamento de ramos, deformações foliares e florais e declínio, sintomas característicos de infecção causada por fitoplasmas. O presente trabalho teve como finalidade investigar a etiologia desta nova doença encontrada em primavera, denominada de superbrotamento, e identificar molecularmente o fitoplasma envolvido com a síndrome do amarelecimento foliar da cana-de-açúcar. Para isso, amostras de plantas sintomática e assintomáticas de cana-de-açúcar e primavera foram submetidas à extração do DNA total. A partir deste DNA, a detecção molecular foi conduzida com PCR duplo usando-se os iniciadores P1/Tint na primeira reação e R16 F2n/R2 na segunda reação. Posteriormente à detecção, foi realizada a identificação através de PCR duplo com iniciadores específicos e análises de RFLP com as enzimas de restrição AluI, RsaI, KpnI, MseI, HhaI, HpaII, e MboI. Análises filogenéticas foram baseadas nas sequências nucleotídicas do 16S rDNA dos fitoplasmas detectados na cana e na primavera, bem como nas sequências de outros fitoplasmas disponíveis em banco de dados. O teste de transmissão usou plantas infectadas de primavera e plantas sadias de vinca, interligados por filamentos de cuscuta. Os resultados mostraram que fragmentos genômicos de aproximadamente 1.2kb foram amplificados em 33% e 60% das amostras de DNA extraído de plantas sintomáticas de cana-de-açúcar e de primavera, respectivamente. O uso de iniciadores específicos demonstrou a presença de fitoplasmas dos grupos 16SrI e 16SrIII associados ao superbrotamento da primavera e de um fitoplasma do grupo 16SrI associado à síndrome do amarelecimento foliar. Análises de RFLP, confirmaram a ocorrência de fitoplasmas membros dos grupos 16SrI e 16SrIII em plantas de primavera, e revelaram que estes fitoplasmas poderiam ser classificados nos subgrupos 16SrI-B e 16SrIII-B. A identificação evidenciou que o fitoplasma encontrado em cana-de-açúcar é um representante do grupo 16SrI, sub-grupo B. Análises filogenéticas e de mapas de sítios putativos de restrição, confirmaram os resultados obtidos com os testes de PCR e com as análises de RFLP para os fitoplasmas relacionados às duas doenças estudadas. A transmissão dos fitoplasmas presentes em primavera para plantas de vinca através da cuscuta demonstrou, biologicamente, que ambos são agentes causais do superbrotamento. Em quase todas as amostras de cana-de-açúcar positivas para fitoplasma também foi detectada a presença de um luteovírus, através do uso de RT-PCR, demonstrando que o amarelecimento foliar da cana-de-açúcar no estado de São Paulo está associado a um complexo formado por fitoplasma e vírus. No caso da primavera, este trabalho se constituiu no primeiro relato da ocorrência de fitoplasmas como agente de doença nessa espécie.Phytoplasmas are wall-less prokaryote belonging to class Mollicutes. Several hundred plant species, including food crops and ornamental species have been reported as hosts of phytoplasmas, which are associated with important diseases. In sugarcane, a disease known as yellow leaf syndrome caused serious damage and led to replacement of a cultivar with high yield and widely distributed in the São Paulo State. The syndrome has also been described in other countries and studies about etiology evidenced the occurrence of virus and phytoplasmas as causal agents. In bougainvillea (Bougainvillea spectabilis), a native specie from Brazilian territory, were observed typical symptoms of phytoplasmas, characterized by leaf chorosis, proliferation of branches, deformation of leaves and flowers, decline, and death. The aim of this study was to investigate the etiology of the disease observed in bougainvillea and to identify molecularly the phytoplasma associated with sugarcane yellow leaf. Thus, DNA was extracted from samples collected of naturally symptomatic plants of sugarcane and bougainvillea. Nested PCR primed by P1/Tint-R16F2n/R2 was used for detection, while specific primers were used for identification. RFLP with restriction enzymes AluI, RsaI, KpnI, MseI, HhaI, HpaII, MboI and phylogenetic analysis based on nucleotide sequences of 16S rDNA were also used to identify the phytoplasmas detected in sugarcane and boungainvillea. Transmission of phytoplasmas from bougainvillea to periwinkle by dodder was conducted to demonstrate the pathogenecity of this agents. Results showed that genomic fragments of 1.2kb were amplified, evidencing the presence of phytoplasmas in 33% and 60% of symptomatic sugarcane and bougainvillea plants, respectively. PCR with specific primer pairs demonstrated that phytoplasmas affiliated to groups 16SrI and 16SrIII were associated with bougainvillea proliferation, while a phytoplasma belonging to group 16SrI was present in sugarcane plants exhibiting symptoms of yellow leaf. RFLP and phylogenetic analysis revealed that phytoplasmas found in bougainvillea could be classified within subgroups 16SrI-B and 16SrIII-B, and that phytoplasma detected in sugarcane is a representative of subgroup 16SrI-B. Almost the totality of symptomatic sugarcane plants showed the presence of virus, by using RT-PCR, indicating that a coinfection of virus and phytoplasma could be responsible by inducing the disease. Positive results for transmission revealed that both phytoplasmas found in boungainvillea are causal agents of the disease. This is the first report of phytoplasma as agent of disease in that species