, Volume 96, Issue 3, pp 133-153

Localization of phytoalexin accumulation and determination of changes in lignin and carbohydrate composition in carnation (Dianthus caryophyllus L.) xylem as a consequence of infection with Fusarium oxysporum f. sp. dianthi, by pyrolysis-mass spectrometry

Rent the article at a discount

Rent now

* Final gross prices may vary according to local VAT.

Get Access

Abstract

Minute pieces of xylem and other tissues from stems of healthy and fungus-infected plants of two carnation cultivars Novada and Lena were investigated for lignification (lignin/polysaccharide ratios) and lignin composition by means of pyrolysis mass spectrometry and pyrolysis gas chromatography mass spectrometry. This technique proved also very effective for the localization of dianthramide phytoalexins which accumulate in carnation after infection withFusarium oxysporum f.sp.dianthi. The composition of healthy tissues from both cultivars was practically the same. In the resistant cultivar Novada, infection induced a change from guaiacyl-syringyl lignin into a mainly guaiacyl lignin in the gum-occluded parts of the xylem. Considerable amounts of the phenolic amide dianthalexin and of other dianthramide phytoalexins were present in occluded xylem, but not in adjacent phloem, medulla or unoccluded xylem. Xylem from susceptible ‘Lena’ suffering degradation was characterized by a loss of syringyl groups from the lignin and by demethylation of pectin in an early stage of infection. Small quantities of dianthalexin and other dianthramide phytoalexins were found in ‘Lena’ when local defense responses (particularly occlusion) had occurred. In both cultivars evidence for degradation of hemicellulose was found.

Samenvatting

Kleine stukjes xyleem en andere weefsels van de stengels van gezonde en geïnoculeerde planten van een tweetal anjercultivars, Novada en Lena, werden onderzocht op mate van lignificatie (lignine/polysaccharide verhouding) en ligninesamenstelling met behulp van pyrolyse-massaspectrometrie en pyrolyse-gaschromatografie massaspectrometrie. Deze techniek bleek ook bruikbaar voor het localiseren van fytoalexinen van het dianthramide-type, welke in anjer accumuleren na infectie metFusarium oxysporum f.sp.dianthi. De samenstelling van gezonde weefsels was bij beide cultivars praktisch gelijk. Bij de resistente cultivar Novada leidde infectie tot een verandering van guaiacyl-syringyllignine in guaiacyl-lignine in door gommen afgesloten delen van het xyleem. Xyleem met gommen bevatte aanzienlijke hoeveelheden van het fenolamide dianthalexine en van de andere fytoalexinen van het dianthramide type. De fytoalexinen werden niet aangetroffen in aangrenzend floeem, merg of gezond ogend xyleem. Bij de vatbare cultivar Lena trad afbraak van het xyleem op, dat daarbij armer aan syringyllignine werd, terwijl tevens in een vroeg stadium pectine werd gedemethyleerd. In ‘Lena’ werden slechts kleine hoeveelheden fytoalexinen gevonden, met name bij locaal opgetreden afweerreacties zoals gomvorming. Bij beide cultivars werden aanwijzingen voor afbraak van hemicellulosen gevonden.