Die Interaktion des Pilzes <i>Chaetomium globosum</i> mit der Gerste (Hordeum vulgare) und dem Echten Gerstenmehltau (<i>Erysiphe graminis</i> f. sp. <i>hordei</i>)

Abstract

In den vorliegenden histologischen und serologischen Untersuchungen konnte eine endophytische Besiedlung von Gerstenwurzeln durch den Saprophyt <i>Chaetomium globosum</i> aufgezeigt werden. Ausgehend von der Rhizosphäre erfolgte die Ausbreitung des Pilzes inter- und intrazellulär in der Epidermis und in den äußeren Schichten des Rindenparenchyms. Gleichzeitig konnten Abwehrreaktionen der Pflanze in Form von Zellwandverbräunungen, hemisphärischen und papillenähnlichen Zellwandauflagerungen, anamorphen Substanzen im Interzellularraum und einer Autofluoreszenz der unmittelbar an die Hyphen angrenzenden Zellwände beobachtet werden.<br /> Der Nachweis von <i>C. globosum</i> in den Wurzeln gelang im Gegensatz zur Histologie nicht mittels einer Oberflächensterilisation des Gewebes, da die einzig effektive Methode zur Abtötung oberflächlich anhaftender Ascosporen gleichzeitig auch zur Abtötung der im Pflanzengewebe gelegenen Hyphen führte.<br /> Eine Blattspreitenbesiedlung durch <i>C. globosum</i> konnte in allen durchgeführten Untersuchungen nicht gefunden werden.<br /> Hinweise auf Wirkungsmechanismen der in diesem Zusammenhang schon bekannten Resistenzerhöhung der Pflanze gegenüber <i>Erysiphe graminis</i> f. sp. <i>hordei</i> wurden durch die beobachteten induzierten Abwehrreaktionen in der Wurzel speziell in einer verstärkten Pathogenabwehr gesucht. Es konnte keine verringerte Penetration der Epidermiszellen und keine verringerte Reproduktion des Pathogens bei Besiedlung der Wurzeln mit <i>C. globosum</i>, jedoch eine reduzierte <i>E. graminis</i> Konidienanhaftung an die Blattoberfläche festgestellt werden. Es wird deshalb ein induziertes und systemisch transloziertes Signal vermutet, das die Konidienkeimung und damit die Anhaftung von <i>E. graminis</i> f. sp. <i>hordei</i> an die Blattoberfläche in einem sehr frühen Stadium der Pathogenese verringert.

<b>The interaction of the fungus <i>Chaetomium globosum</i> with the powdery mildew pathogen <i>Erysiphe graminis</i> f. sp. <i>hordei</i> on barley (<i>Hordeum vulgare</i>)<br /></b>Using histological and serological techniques, it could be shown that the saprotrophic fungus <i>Chaetomium globosum</i> is able to grow endophytically in barley roots. The fungus colonized the epidermis and the outermost cortex layers inter- and intracellularly. The colonization always originated from the rhizosphere. The inter- and intracellular growth was accompanied by host responses including autofluorescence and brown discoloration of cell walls, anamorphic substances in intercellular spaces and hemispherical or papilla like protuberances of cell walls adjacent to hyphae.<br /> In contrast to the histological findings <i>C. globosum</i> could not be found growing endophytically by means of surface sterilization techniques. The only sterilant being effective to ascospores on the plant surface penetrated the epidermal root tissue and caused damage to this area. Consequently, <i>C. globosum</i> hyphae growing in this tissue could not be detected. <br /> Using microscopical and serological methods, no colonization of leaf blades could be found. <br /> To determine the mode of action leading to the reduced disease severity of <i>Erysiphe graminis</i> f. sp. <i>hordei</i>, which was described previously, increased plant defense responses in the primary leaves induced by defense responses in the roots were investigated. However, neither a reduced successful penetration of the epidermis by <i>E. graminis</i> nor an altered reproduction of the pathogen could be found in plants colonized by <i>C. globosum</i>. In contrast, a general reduction of attached conidia was found on the leaf surfaces of plants colonized by <i>C. globosum</i> compared to mock treated controls. This observation indicates for a <i>C. globosum</i> inducible, and systemically diffusible signal which acts on early stages of pathogenesis, i.e. the attachment of konidiospores to the leaf surface, via an altered conidial germination.