Deciphering a complex interplay : unveiling molecular mechanisms in multitrophic interactions that affect the infection of plant and insect hosts by ‘Candidatus Phytoplasma mali‘

Abstract

The bacterium 'Candidatus Phytoplasma mali', responsible for apple proliferation disease, resides in the phloem of Malus x domestica and is transmitted by phloem-feeding insects. This study addresses three key questions that are important for a deeper understanding of the multitrophic interaction between the pathogen, its insect vectors, the host plant and the environment: (1) Why are certain insect vectors more efficient in transmitting 'Ca. P. mali'? (2) How can detection of the pathogen be improved? (3) How does 'Ca. P. mali' manipulate its host plant? The work reveals that 'Ca. P. mali' is transmitted transovarially in Cacopsylla picta, making it a highly efficient vector. A universal qPCR control was developed to allow rapid and reliable detection in different eukaryotic samples. The phytoplasma manipulates its host plant through effector proteins, including SAP11CaPm, which interacts with plant TCP transcription factors. In addition, a novel effector protein, PME2, was identified.

'Candidatus Phytoplasma mali', der bakterielle Erreger der Apfeltriebsucht, befindet sich im Phloem von Malus x domestica und wird von Phloem-saugenden Insekten übertragen. Diese Studie befasst sich mit drei Fragen, die für ein besseres Verständnis der multitrophen Interaktion zwischen dem Bakterium, seinen Vektoren, der Wirtspflanze und der Umwelt wichtig sind: (1) Warum sind bestimmte Vektorinsekten effizienter in der Übertragung? (2) Wie kann der Nachweis des Erregers verbessert werden? (3) Wie manipuliert 'Ca. P. mali' seine Wirtspflanze? Die Arbeit zeigt, dass 'Ca. P. mali' transovariell in Cacopsylla picta übertragen wird. Es wurde eine universelle qPCR-Kontrolle entwickelt, die einen schnellen und zuverlässigen Nachweis in verschiedenen eukaryotischen Proben ermöglicht. Das Phytoplasma manipuliert seine Wirtspflanze durch Effektorproteine, wie SAP11CaPm, das mit pflanzlichen TCP-Transkriptionsfaktoren interagiert. Zudem wurde ein neues Effektorprotein, PME2, identifiziert.