Molecular identification and characterization of phytoplasmas causing stolbur disease in potato and tomato plants in Turkey

Abstract

Türkiye'de uzun zamandan beri görülen stolbur benzeri bir hastalık patates üretiminde Doğu (Erzurum) ve Güneydoğu (Şanlıurfa) illerinde, domates üretiminde ise Marmara bölgesinde ciddi verim ve kalite kaybına neden olmaktadır. Bu çalışma için hastalıkların görüldüğü tarlalar ve çevresinden, domates, patates ve çeşitli otlar toplanmıştır. P1/P7 ve R16F2n/R16R2 fitoplazma evrensel primerleriyle gerçekleştirilen semptom gösteren bitkilerin DNA'larının template olarak kullanıldığı reaksiyonlarda nested-PCR ile beklenen boyutta bantlar (F2nR2) çoğaltılmıştır. Elde edilen F2nR2'ler klonlanıp sekanslanmış ve iPhyClassifier programı kullanılarak sanal restriksiyon parça uzunluğu polimorfizmi (RFLP) analizleri yapılmıştır. F2nR2'lerin beklendiği gibi fitoplazma kökenli ve RFLP motiflerinin önceden bilinen grup ve alt gruplardan farklı olduğu bulunmuştur. Buna göre en yüksek benzerlik katsayısını patates ile ilişkilendirilen fitoplazma için 0.94 ve domatesle ilişkilendirilen için ise 0.97 ile 16SrXII-A alt grubunun referans suşu paylaşmışlardır. Böylece fitoplazmaların iki ayrı ve yeni 16SrXII alt grubunun temsilcisi oldukları gösterilmiştir. Buna ilaveten Türkiye'de domates ve patateste stolbur hastalığına neden olan fitoplazmalara spesifik yeni primer çiftleri geliştirilip, etmenlerin alternatif konukçularının belirlenmesinde başarılı şekilde kullanılmıştır. Bu primer çiftleri, Türkiye'de domates ve patates bitkileri üzerinde stolbur hastalığına neden olan fitoplazmaların hızlı tanısı, farklı bölgelerdeki alternatif konukçu bitki ve vektör böcek türlerinin saptanması ve hastalığın etkili mücadelesi için gerekli stratejilerin belirlenmesi amacıyla kullanılabilir.

For a long time, stolbur-like diseases have had devastating effects on the yield and quality of potato production in Eastern (Erzurum) and Southern (Akcakale-Sanliurfa) Anatolia, tomato production in the Marmara region of Turkey. For this study, tomato, potato and various other plants were collected from infected fields and surroundings. Nested polymerase chain reactions (PCR) carried out by using phytoplasma universal primer pair P1/P7 followed by R16F2n/R16R2, amplified expected size fragments (F2nR2) from DNA templates derived from symptomatic plants. The F2nR2?s were cloned, sequenced and analyzed on iPhyClassifier. Collective RFLP patterns of F2nR2?s differed from digestion profiles of previously described 16SrXII subgroups, sharing a best similarity coefficient of 0.94 for potato-associated and 0.97 for tomato-associated phytoplasmas with the reference phytoplasma strain of subgroup 16SrXII-A. Thus, both phytoplasmas should represent new 16SrXII subgroups. Furthermore, new primer sets were developed for priming specific PCR-amplification of phytoplasma 16S rDNA sequences and successfully used in revealing alternative phytoplasma plant hosts. These primer sets will help to determine possible alternative hosts and vectors of stolbur phytoplasmas in Turkey, which is important for development of an integrated management strategy for effective control of this disease in the future.