On the role of H2O2 in the recovery of grapevine (Vitis vinifera, cv. Prosecco) from Flavescence dorée disease

In the present work, we compared hydrogen peroxide (H2O2) localisation and the activities/contents of antioxidant enzymes and metabolites in the leaf tissues of grapevine (Vitis vinifera L. cv. Prosecco) plants showing different sanitary status, namely diseased by Flavescence doree, healthy or recovered. Polymerase chain reaction analysis revealed that the pathogen associated with Flavescence doree (proposed as ‘Candidatus Phytoplasma vitis’) was detected in the leaf tissues of symptomatic plants, but was not observed in either the healthy or recovered plants. Hydrogen peroxide accumulated in the phloem plasmalemma of recovered grapevine leaves, but was not detected in either healthy or diseased material. When compared to diseased or healthy plants, recovered plants had distinctly lower extractable levels of catalase and ascorbate peroxidase, two enzymes primarily involved in the scavenging of excess H2O2 generated in different cell compartments. Among healthy, diseased and recovered leaves there was no signi.cant difference in the amount of 2-thiobarbituric acid-reactive substances, which are assumed to reflect the extent of peroxidative breakdown of membrane lipids. Therefore, it is suggested that recovery from Flavescence dor´ee disease in grapevine might be associated with a long-term, sustained and tissue-specific accumulation of H2O2 in leaves, which reduces numbers or prevents further infection by Flavescence doree phytoplasma. Recovered grapevine plants might be able to achieve suchH2O2 accumulation through a selective and presumably stable downregulation of enzymatic H2O2 scavengers, without altering the levels of other antioxidant systems and without incurring an increased oxidative risk.

Nel presente lavoro, abbiamo comparato la localizzazione del perossido d'idrogeno (H2O2) ed attività/contenuto di enzimi e metaboliti antiossidanti nel tessuto fogliare di piante di vite (Vitis vinifera L.) mostranti diverse stati fitosanitari, cioè ammalate di Flavescenza dorata, sane o con remissione spontanea della malattia /recovery). L’analisi per reazione a catena della polimerasi mostrava che l'agente patogeno associato con Flavescence doree (proposto come "Candidatus da Fitoplasmi vitis") era presente nei tessuti fogluiari delle piante sintomatiche ma non nelle piante sani o in quelle “recovered”. Il perossido di idrogeno si accumulava nel plasmalemma floematico di delle foglie di vite recovered, mentre non era rilevabile né nel materiale sano né in quello malato. Quando comparate alle piante malate e a quelle sane, le piante recovered mostravano livelli nettamente inferiori di attività estraibile di ascorbato per ossidasi e di catalasi, due enzimi primariamente coinvolti nella rimozione di H2O2 in eccesso prodotta in diversi compartimenti cellulari. Tra soggetti sani, malati o recovered non vi era alcuna differenza significativa in temini di contenuto di sostanze reattive all’ acido-2- tiobarbiturico, che si presume riflettano la misura della degradazione perossidazione dei lipidi di membrana. Pertanto, è suggerito che il recupero dalla Flavescence doree potrebbe essere associato ad un accumulo tessuto-specifico, sostenuto e di lungo periodo di H2O2 nelle foglie, capace di ridurre il numero dei citoplasmi o ne previene l’ulteriore attività infettiva. Le piante di vite recovered potrebbero essere in grado di realizzare tale accumulo di H2O2 attraverso una selettiva e presumibilmente stabile la sottoregolazione di attività enzimatiche di rimozione di H2O2, senza alterare i livelli di altri sistemi antiossidanti e senza una maggiore rischio ossidativo.