Afvigende hyfer udløst af værtens immunrespons på plantepatogen svamp

Ascochyta (Mycosphaerella) ærteskimmel, forårsaget af Mycosphaerella pinodes, er en af ​​de vigtigste sygdomme i bælgfrugter på verdensplan. På trods af de økonomiske konsekvenser og talrige undersøgelser af denne sygdom, lidt er kendt om de cytologiske træk under infektion, især i resistente interaktioner. En grund er manglen på resistente sorter af ærter, samt de tilgængelige ressourcer i Pisum-kimplasmasamlingen med stærk resistens over for denne sygdom.

Kazuhiro Toyoda og kolleger ved Okayama University undersøgte histologien og ultrastrukturen af ​​tidlige infektionshændelser og svampeudvikling, herunder penetration af apressoria, vegetativ vækst af infektionshyfer og værtsresponser, ved hjælp af et nyligt udviklet modelpatosystem, der involverer Medicago truncatula og M. pinodes stamme OMP-1 (Toyoda et al., 2013).

På den modtagelige økotype R108-1, pycnosporer spirede og voksede over overfladen af ​​epidermis, dannede derefter en appressoria og trængte ind i neglebåndet. Under neglebåndet, infektionsstiften udvidede sig til en hyfer, der voksede inden for den ydre væg af epidermis. Efterfølgende hyferne trængte ned i mesofylcellerne og prolifererede kraftigt, danner til sidst ukønnede frugtlegemer (pyknidier) (fig. 1).

I modsætning, vellykket penetration og efterfølgende vækst af infektionshyfer var betydeligt begrænset i økotypen kalif (fig. 2). Interessant nok, afvigende hyfer såsom intrahyfe hyfer og døde hyfer, på grund af et lokalt forsvar fremkaldt af svampen, var rigelige i kalif, men ikke i R108-1. Detekteret ved dets reaktion med ceriumchlorid (CeCl3) for at generere elektrontætte ceriumperhydroxider i transmissionselektronmikrofotografier, brintoverilte (H2O2) akkumuleret i epidermale og mesofylceller fra kalif angrebet med pycnosporer af M. pinodes. Denne intracellulære lokalisering blev bekræftet ved energi-dispersiv røntgen (EDX) spektroskopi (fig. 3). Disse observationer indikerer således, at den oxidative burst-reaktion, der fører til dannelsen af ​​reaktive oxygenarter, er forbundet med en lokal værtsforsvarsreaktion i kalif, da ingen klar H2O2-akkumulering var påviselig i modtagelig R108-1.

Forskerne konkluderer, at de strukturelle afvigelser sandsynligvis er almindelige mekanismer for svampe til beskyttelse mod et fjendtligt miljø i en resistent vært via indeslutning af en anden hyfer. De strukturelle forskelle mellem modtagelige og resistente interaktioner såvel som værtsresponserne vil hjælpe med at forstå patogenesen af ​​svampen på ærter, giver således information om avlen af ​​de resistente sorter af ærter.