Virulenzuntersuchungen an Mycocentrospora acerina (HARTIG) DEIGHTON, einem Blattfleckenerreger bei Stiefmütterchen

Zusammenfassung:

Die Blattfleckenkrankheiten bei Stiefmütterchen werden durch mehrere Pflanzenpathogene verursacht, die große ökonomische Einbußen verursachen und nur schwer bekämpfbar sind. Über einen Zeitraum von drei Jahren wurden an Blattflecken erkrankte Stiefmütterchenpflanzen aus dem Gebiet der Bundesrepublik Deutschland gesammelt und die pilzlichen Erreger isoliert. In Kultur konnten 35 Isolate von Mycocentrospora acerina sowie 28 Isolate von Ramularia sp. genommen werden. Bei dem Vergleich der Virulenz der M. acerina-Isolate konnten große Unterschiede festgestellt werden. Da die Grundlagen der Virulenz sehr komplex sind, wurden zu ihrer Aufklärung unterschiedliche Ansätze verfolgt. Zum einen Untersuchungen an pektinabbauenden Enzymen, zum anderen wurden Analysen durchgeführt, um Toxine bei M. acerina nachzuweisen. Bei den Enzymen wurde sich auf die pektinabbauenden Enzyme konzentriert, weil ihnen eine zentrale Rolle in der Gewebedesintegration zufällt. Nachgewiesen werden konnte die Aktivität von PG und PME bei stark, als auch bei schwach virulenten Isolaten. Unterschiede zeigten sich erst im Kulturverlauf auf PDB-Medium (Glukosemedium). Hier zeigte sich eine deutliche PG-Aktivität nach einer Kulturzeit von fünf bis 18 Tagen. Diese Aktivität hatten nur die stark virulenten Isolate. Die schwach virulenten waren nicht in der Lage ihre Enzymsynthese nach dem Verbrauch der Glukose im Medium umzustellen. Taxonomisch wurde M. acerina bis 1942 der nah verwandten Gattung Cercospora zugeordnet. Diese Gattung produziert die Toxine Cercosporin und Beticoline. Beide Toxine sind Farbstoffe. Cercosporin besitzt eine rote Farbe, die Beticoline sind gelb. Da auch einige Isolate von M. acerina rot gefärbt sind, liegt die Vermutung nahe, dass diese Toxine an der Virulenz beteiligt sind. Im chemisch-analytischen Teil der Untersuchung konnten mit dem GC-MS allerdings weder Cercosporin noch Beticoline nachgewiesen werden. Als Farbstoffe, die die Rotfärbung hervorrufen, wurden zwei Stoffe identifiziert. Bei einem Stoff handelt es sich um Cynodontin. Der zweite konnte durch Dünnschichtchromatographie als Emodin identifiziert werden. Alle Farbstoffe gehören in die Gruppe der Anthrachinone. Ob nun M. acerina in der Lage ist das Toxin Cercosporin zu synthetisieren, konnte nicht abschließend geklärt werden. Es ist aber davon auszugehen, dass eine Biosynthese ausgehend vom Emodin möglich ist. Um Klarheit zu erlangen, müssen Untersuchungen auf das Vorhandensein von Cercosporin während des Krankheitsverlaufs durchgeführt werden.

Summary:

Pansy leaf spot disease is caused by several plant pathogens, which cause great economic loss and are difficult to control. Diseased pansies were collected over a period of 3 years from sites within the Federal Republic of Germany. In total, thirty-five isolates of M. acerina and twenty-eight isolates of Ramularia sp. were isolated. A comparison of the virulence of the different M. acerina isolates indicated that there were great differences. Because of the complex nature of the basis of virulence, a number of different approaches were used to investigate the phenomenon. Two pectin-degrading enzymes (PG and PME, from highly and weakly virulent isolates) were investigated. Focus on the study of enzyme production was considered to be important because of the reported central role that the pectin-degrading enzymes have in tissue disintegration during the infection process. The presence of PG and PME from material infected with both highly virulent and weakly virulent isolates could be demonstrated. However, differences could be observed during culture on PDB-medium. A clear period of PG activity was observed between days 5−8. This activity was only observed for highly virulent isolates. In contrast, weakly virulent isolates were not able to change their enzyme synthesis after the glucose use up. Taxonomically, until 1942, M. acerina was considered to belong to the closely related genus Cercospora. Members of the genus Cercospora produce the toxins cercosporin and beticolins. Both toxins are pigments: Cercosporin has a red color, whilst the beticolins are yellow. Because some of the M. acerina isolates are stained red, it has been suggested that there are probably toxins involved in the virulence. In the analytical chemistry part of the investigations, neither cercosporin nor beticolins could be detected using GC-MS. However, two red pigments compounds were isolated. One substance was identified as cynodontin the other as emodin. Both pigments belong to the anthraquinones group of chemicals. It could not be proven whether M. acerina was able to synthesize the toxin cercosporin or not. However, emodin could be a precursor in biosythesis. Further experimentation is needed in order to ascertain whether cercosporin is synthesised by M. acerina and whether this plays a role in the infection process for the pathogen.