Phytoplasma diseases of medicinal plants

Abstract

A diversity and incresing economic importance of medicinal plants demand a need to study their diseases. Among them phytopathogenic fungi are of a considerable importance, and in the last decade, phytoplasma diseases. Phytoplasma are important obligate intracellular, insect - transmitted pathogenic agents, found inside the phloem, in particular in the sieve tube cells of many plant species. These plant pathogens are wall-less, non-cultivable prokaryotes belonging to the Mollicutes class. They are the smallest prokaryotic organisms of a varied shape and size (50-1000 nm in diameter) and visible under the electron microscope. Their genome is the shortest known of all prokaryotic organisms (680-1600 kb). The most cited and widely accepted system of identification is based on the similarity in the 16S ribosomal gene sequence as well as their biological characteristics. Phytoplasmas are associated with plant diseases in several hundred plant species, inclu­ding many important vegetable, fruit crops, ornamental and medicinal plants. Disease plants exhibit pathological changes (in plants) which are demonstrated through four ty­pical types of symptoms: (1) phyllody, (2) yellowing and reddening, (3) virescence and (4) proliferation of axillary buds or 'witch's broom'. Typical phytoplasma symptoms are confirmed on the following species of medicinal plants: Ehinacea purpurea, E. Angustifolia, Hypericum perforatum, H. barbatum, Plantago major, Saponaria officinalis, Digitalis purpurea, Origanum vulgare, Levisticum officina­le, Carum carvi, Trigonella foenum greacum, Melisa officinalis, Petroselinum sativum, Apium graveolens, Valeriana officinalis, Rubus fruticosus, Vaccinium myrtillus, Arnica montana, Calendula officinalis, Cichorium intybus, Salix alba and Chamomilla recutita. The presence of phytoplasma was detected using electron microscopy (TEM) in 5 species of medicinal plants in Serbia, and using molecular identification in order to identify phyto­plasma in other species. Two types of phytoplasma were identified on more than 20 species of the medicinal plants in Serbia: Stolbur phytoplasma (16SrXII group) and Clover yellow edge (16SrIII-B). There are very few qualitative and quantitative data on the changes in secondary metabolites af­fected by the phytoplasma and these data should be improved.

Lečenje lekovitim biljem staro je koliko i čovečanstvo. Čak i danas, lečenje biljem ima svoju primenu i neprestano se razvija. Lekovite biljke predstavljaju skupoceno blago prirode kao sirovina za lečenje, kao hrana i predmet trgovine. U oblasti proučavanja prirodnih lekovitih sirovina postignuti su, do sada, veoma značajni rezultati, koji su uticali na povećanje interesovanja njihovog korišćenja u proizvodnji lekova. Gotovo da nema oblasti u savremenoj terapiji gde fitofarmaka nema primenu. Fitoterapija u širem smislu reci podrazumeva terapiju svim preparatima na bazi bilja. To mogu biti razni ekstraktivni preparati ili drugi galenski oblici definisanog sastava: kapsule, tablete, masti, sirupi i dr. Zastupljenost vrsta lekovitog bilja u Srbiji čini oko 700 vrsta, što predtavlja preko 19 % od ukupne flore Srbije. Zvanično je registrovano oko 420 vrsta lekovitog bilja, a u prometu se nalazi oko 300 vrsta, od kojih najveći deo raste spontano u prirodi, a manji broj se gaji plantažno. Vrednost proizvodnje lekovitog i aromatičnog bilja procenjuje se na oko sedam miliona, a izvoz na oko četiri miliona dolara. Raznovrsnost, brojnost i sve veći ekonomski značaj lekovitih biljaka, nameće potrebu proučavanja njihovih bolesti, među kojima fitopatogene gljive zauzimaju značajno mesto, a poslednjih desetak godina sve veći značaj preuzimaju fitoplazmoze. Fitoplazme su obligatni intracelularni mikroorganizmi koji nastanjuju floem i to ćelije sitastih cevi različitih biljnih vrsta. U prirodi ih prenose insekti, vektori iz grupe cikada na perzistentan način. Fitoplazme su uglavnom okruglastog, ali promenljivog oblika i veličine (50-1000 nm u prečniku), koja im omogućava prolaz kroz sitaste ploče floema. Vidljive su pod elektronskim mikroskopom. Predstavljaju najsitnije prokariotske mikroorganizme, bez ćelijskog zida, a obavijene su omotačem, po čemu se i razlikuju od bakterija. Sadrže ribozome sa ribonukleinskim kiselinama i dvospiralnu dezoksiribonukleinsku kiselinu. Imaju najmanji genom, koji je poznat, kod prokariotskih organizama (680-1600 kb). Ni jedna fitoplazma nije, do sada, odgajena kao čista kultura na veštačkoj podlozi, pa je zbog toga njihova identifikacija još uvek nesigurna i neprihvaćena. Najviše citiran i široko prihvaćen je sistem na osnovu sličnosti u sekvencama njihovog 16S ribozomalnog gena i bioloških osobina. Fitoplazmoze karakteriše niz patoloških promena, a mogu se ispoljiti kroz četiri tipična tipa simptoma: (1) filodija, (2) žutilo i crvenilo, (3) ozelenjavanje ili virescencija i (4) proliferacije vršnih pupoljaka ili 'veštičine metle'. Na lekovitim vrstama u Srbiji tipični fitoplazmozni simptomi utvrđeni su na: Ehinacea purpurea, E. Angustifolia, Hypericum perforatum, H. barbatum, Plantago major, Sapona­ria officinalis, Digitalis purpurea, Origanum vulgare, Levisticum officinale, Carum carvi, Trigonella foenum greacum, Melisa officinalis, Petroselinum sativum, Apium graveolens, Valeriana officinalis, Rubus fruticosus, Vaccinium myrtillus, Arnica montana, Calendula officinalis, Cichorium intybus, Salix alba i Chamomilla recutita. Elektronskom mikroskopijom utvrđeno je prisusvo fitoplazmi u 5 vrsta lekovitih biljaka, a u ostalim vrstama primenom tehnika molekularne identifikacije. Dve vrste fitoplazmi su utvrđene na lekovitim biljkama u Srbiji: Stolbur fitoplazma (16SrXII grupa) i Clover yellow edge (16SrIII-B), na više od dvadeset vrsta lekovitih biljaka. Podaci o kvantitativnim i kvalitativnim promenama sekundarnih metabolita fitoplazmoznih lekovitih biljaka su oskudni, pa ih treba podspešiti.