Fitoplazmy to rodzaj bakterii pasożytniczych. Są one patogenami ważnych gospodarczo roślin, w tym kokosa, trzciny cukrowej i drzewa sandałowego.

Są one obligatoryjnymi pasożytami tkanki łyka roślinnego. Ich wektorami są owady, które wstrzykują je do komórek roślinnych. Zostały one odkryte przez naukowców w 1967 roku i nazwane mykoplazmopodobnymi organizmami lub MLO. Nie można ich hodować in vitro (w warunkach laboratoryjnych), co ogranicza informacje na ich temat. Określa się je specjalnym terminem "Candidatus", zarezerwowanym dla tak trudnych organizmów.

Biologia i morfologia

Fitoplazmy to drobnoustroje pozbawione ściany komórkowej (podobnie jak mykoplazmy), o nieregularnych kształtach i małych rozmiarach. Mają zredukowane genomowo i metabolicznie wyposażenie — wiele szlaków biochemicznych jest u nich utraconych, dlatego żyją wyłącznie wewnątrz komórek żywicieli: roślin i owadów przenoszących. Z tego powodu klasyfikowane są jako organizmy nieukazane (Candidatus). Dzięki technikom molekularnym (analiza genu 16S rRNA i sekwencjonowanie wielogenowe) możliwa jest ich identyfikacja i podział na grupy taksonomiczne określane jako „grupy 16Sr” lub „Candidatus Phytoplasma” z dodatkowymi epitetami.

Wektory i cykl transmisji

Głównymi wektorami fitoplazm są owady z rzędu Hemiptera, które żerują na floemie roślin. Do najważniejszych grup należą:

  • skoczki liściowe (Cicadellidae)
  • pluskwiaki z rodziny Cixiidae (planthoppery)
  • pszczółkowate i mszyce typu psyllidae (psyllidy)

Transmisja ma charakter persistent-propagative — fitoplazma jest pobierana podczas ssania soku, namnaża się wewnątrz organizmu owada, przechodzi przez ściany jelita oraz namnaża się w gruczołach ślinowych, skąd może być przekazana do kolejnej rośliny. Po zarażeniu rośliny fitoplazma kolonizuje tkankę łyka (floem), zakłócając transport asymilatów i gospodarkę hormonalną rośliny. W pewnych przypadkach może występować transmisja między owadami przez jaja (transowarialna), ale nie jest to powszechne u wszystkich gatunków.

Objawy u roślin

Objawy fitoplazmoz są zróżnicowane i często zależą od rodzaju gospodarza oraz szczepu fitoplazmy. Najczęściej obserwuje się:

  • żółknięcie liści i chlorozy
  • karłowacenie i zahamowanie wzrostu
  • „miotlasty” wzrost pędów (witches' broom) — nadmierne rozgałęzienie
  • phyllody i przemiana organów — liście zamiast kwiatów
  • virescencja — zielenienie kwiatów
  • tzw. „decline” czyli stopniowy zanik i obumieranie roślin
  • spadek plonu i pogorszenie jakości produktu

Objawy bywają podobne do chorób wirusowych, niedoborów składników czy uszkodzeń fizjologicznych, co utrudnia rozpoznanie wyłącznie na podstawie oględzin.

Diagnostyka

Ze względu na niemożność rutynowej hodowli, diagnostyka opiera się na metodach molekularnych i mikroskopowych:

  • PCR (w tym nested-PCR) i qPCR targetujące gen 16S rRNA — podstawowa metoda identyfikacji.
  • Sekwencjonowanie i analiza filogenetyczna w celu zaklasyfikowania szczepu.
  • Metody izoenzymowe, RFLP i sekwencjonowanie wielogenowe (MLSA) przy dokładniejszym różnicowaniu.
  • Metody szybkiego wykrywania w terenie — LAMP i testy immunologiczne w ograniczonym zakresie.
  • Mikroskopia elektronowa umożliwia obserwację pleomorficznych ciałek w floemie, co bywa wsparciem rozpoznania.

Zapobieganie i zwalczanie

Zwalczanie fitoplazm jest trudne i zwykle polega na integrowanych środkach ograniczających zarówno źródła zakażenia, jak i populacje wektorów:

  • użycie materiału szkółkarskiego o gwarantowanej zdrowotności (certyfikowane sadzonki i nasiona)
  • monitoring i kontrola wektorów — zabiegi insektycydami w odpowiednich fazach cyklu, środki biologiczne, pułapki oraz praktyki agrotechniczne ograniczające populację owadów
  • usuwanie i niszczenie silnie porażonych roślin oraz chwastów będących rezerwuarem fitoplazm
  • odmiany odporniejsze lub tolerancyjne — tam, gdzie istnieją, włącza się je do upraw
  • ograniczenia fitosanitarne i kwarantanna — kontrola przemieszczania roślin i materiału siewnego
  • metody biologiczne (naturalni wrogowie wektorów) oraz zarządzanie środowiskowe sprzyjające zmniejszeniu presji choroby
  • w przypadku roślin ozdobnych i niektórych wartościowych gatunków — terapia cieplna, terapia merystematyczna i kultury tkanek mogą pomóc w uzyskaniu czystego materiału

Znaczenie gospodarcze i przykłady chorób

Fitoplazmy mają duże znaczenie gospodarcze, powodując poważne straty w uprawach owocowych, warzywnych, roślinach przemysłowych i drzewach tropikalnych. Do znanych chorób wywoływanych przez fitoplazmy należą m.in.:

  • coconut lethal yellowing (żółknięcie kokosa) — duże szkody w uprawach palm kokosowych
  • grapevine yellows, w tym flavescence dorée — poważne straty w winnicach
  • apple proliferation — choroby jabłoni powodujące obniżkę plonu
  • sugarcane grassy shoot — wpływ na trzcinnę cukrową
  • stolbur i bois noir — porażenia u roślin z rodziny psiankowatych i winorośli

Ekonomiczne skutki obejmują spadek plonów, obniżenie jakości produktów, konieczność wycięcia i utylizacji roślin oraz koszty związane z kontrolą wektorów i wdrażaniem programów ochrony zdrowia roślin.

Wnioski

Fitoplazmy to specyficzna i trudna do badania grupa bakteryjnych patogenów roślinnych. Ich kontrola wymaga połączenia dobrej diagnostyki molekularnej, działań fitosanitarnych, zarządzania populacjami wektorów i stosowania zdrowego materiału sadzeniowego. Postęp w technikach molekularnych i monitoring epidemiologiczny pomagają lepiej rozumieć rozprzestrzenianie się tych patogenów i projektować skuteczne strategie ograniczania strat.