Die Zellwand des Oomyceten <em>Phytophthora infestans</em> als Wirkort von Fungiziden

Abstract

Der Einfluß von 'Iprovalicarb', einem neuen Wirkstoff aus der Klasse der Aminosäureamidcarbamate, auf die Entwicklung von <em>Phytophthora infestans</em>, dem Erreger der Kraut- und Knollenfäule an Kartoffeln und der Braunfäule an Tomate, wurde charakterisiert und mit der Wirkung anderer Oomyceten-Fungizide verglichen.<br /> Der Befall von <em>Phytophthora infestans</em> an Tomate wurde durch 'Iprovalicarb' sowohl protektiv als auch kurativ bereits bei Wirkstoffkonzentrationen von 5 ppm a.i. wirksam begrenzt und die Ausprägung der Symptome erfolgreich verhindert.<br /> In mikroskopischen Untersuchungen, die vor allem mit der konfokalen Laser Scan Mikroskopie durchgeführt wurden, konnte nachgewiesen werden, dass bereits frühe Entwicklungsstadien von <em>Phytophthora infestans</em> auf der Oberfläche von Tomatenpflanzen nach protektiver Applikation von 'Iprovalicarb' gehemmt wurden. Morphologische Veränderungen der Keimschläuche, vor allem die partielle Lyse der Zellwände, deuteten auf einen erheblichen Stabilitätsverlust hin. Am stärksten wirkte sich 'Iprovalicarb' aber auf die Infektionsstrukturen von <em>Phytophthora infestans</em> aus, die im Gewebe von Tomatenblättern gebildet wurden. Dabei wurde vor allem die Ausbreitung des Pathogens in tiefere Schichten des Wirtsgewebes deutlich begrenzt. Das Anschwellen von pilzlichen Strukturen sowie die Auflösung von Hyphenzellwänden waren Hinweise, dass 'Iprovalicarb' einen Einfluß auf die pilzliche Zellwand ausübte.<br /> Im Vergleich mit anderen Oomyceten-Fungiziden, die sich hinsichtlich ihrer Wirkungsmechanismen unterscheiden, ergab sich, dass in vitro nur 'Azoxystrobin', ein Elektronentransporthemmer, und 'Dimethomorph' sehr gute Wirkungen wie 'Iprovalicarb' aufwiesen.<br /> Sowohl 'Iprovalicarb' als auch 'Dimethomorph' riefen ähnliche morphologische Veränderungen an Hyphen von <em>Phytophthora infestans</em> hervor- wie perlschnurartiges Aussehen der Hyphen und die Bildung verdickter Hyphenspitzen. Sie griffen unterschiedlich in die Struktur der Zellwand ein. 'Iprovalicarb' zeigte einen Einfluß auf die Nachweisbarkeit von Mono- und Polysacchariden in der Zellwand, der nach einer 'Dimethomorph'-Behandlung nicht beobachtet wurde. Weiterhin verursachte 'Iprovalicarb' eine strukturelle Veränderung der Cytoskelettelemente. Dies könnte möglicherweise die Regulation auf die Anordnung der Cellulosemikrofibrillen beeinflussen.<br /> Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass nach einer 'Iprovalicarb'-Behandlung die Zellwände verdickt waren und eine erhöhte spezifische Markierungsdichte für Celluose aufwiesen. Trotzdem wurden unter Wirkstoffeinfluß die Zellwände erheblich instabiler. Dies könnte auf einen veränderten Kristallisationszustand der Cellulose zurückzuführen sein. Auch nach einer 'Dimethomorph' -Behandlung wurde eine Zunahme der Zellwandstärke beobachtet, im Gegensatz zu dem Einfluß von 'Iprovalicarb' blieb die Anordnung der Cytoskelettelemente jedoch unbeeinflußt.<br /> Die vorliegenden Untersuchungen zeigten, dass sich 'Iprovalicarb' hinsichtlich seiner Wirkungen trotz ähnlicher Auswirkungen auf die pilzliche Zellwand von anderen Oomycetenfungiziden unterscheidet und damit das Instrumentarium des Pflanzenschutzes erweitert.

<strong>The cell wall of the oomycete <em>Phytophthora infestans</em> as a target of fungicides </strong><br /> The influence of 'Iprovalicarb' as a novel fungal compound from the new class of amino acid amidecar-bamates, on the development of <em>Phytophthora infestans</em>, causing late blight of potatoes and tomatoes, was characterised and compared to the activity of other fungicides. <br /> The infestation of <em>Phytophthora infestans</em> on tomato plants was effectively limited after a protective or curative application of 'Iprovalicarb' in concentrations of 5 ppm a.i. and the formation of symptoms was prevented successfully. <br /> Microscopical investigations, which were carried out with a confocal laser scanning microscope, could demonstrate that early developmental stages of <em>Phytophthora infestans</em> on the surface of tomato plants were inhibited after a protective application of 'Iprovalicarb'. Morphological changes of the germ tubes, especially the lysis of cell wall structures, indicated that the cell wall lost stability substantially. 'Iprovali-carb' was found to affect mainly the infection structures of <em>Phytophthora infestans</em> in the tissue of tomato leaves. The spread of the pathogen into deeper tissue layers was suppressed to a high extent. The swelling of fungal structures and the lysis of hyphal cell walls indicated that 'Iprovalicarb' influenced the fungal cell wall. <br /> Compared to other oomycete-fungicides, with different modes of action, only 'Azoxystrobin', an electron transport inhibitor, and 'Dimethomorph' had an excellent effect in vitro like 'Iprovalicarb'. Both 'Iprovalicarb' and 'Dimethomorph' caused similar morphological changes in the hyphae of <em>Phytophthora infestans</em> like a 'beaded morphology' of the hyphae and swollen hyphal tips, but they interfered differently with the cell wall structure. <br /> 'Iprovalicarb' showed an influence on the evidence of mono- and polysaccharides in the cell wall, which was not observed after an application of 'Dimethomorph'. Futhermore, 'Iprovalicarb' caused structural changes of the cytoskeletal components, which probably influenced their regulation of the alignment of the cellulose microfibrills. <br /> Electron microscopical investigations showed that the cell walls became thicker and had a higher marking density for cellulose after an 'Iprovalicarb'-treatment. However the cell walls lost stability under the influence of 'Iprovalicarb'. This might be due to the fact that the state of crystallisation of cellulose had changed. After a 'Dimethomorph'-treatment abnormally thickened cell walls appeared as well, but in contrast to 'Iprovalicarb' the structure of the cytoskeletal elements was not affected. <br /> The present investigations indicated that 'Iprovalicarb' is different from other oomycetes-fungicides concerning it's effects despite similar changes in the fungal cell wall and by this 'Iprovalicarb' broadens the instrumentarium of plant protection.