Adhäsion und Entwicklung von <em>Venturia inaequalis</em> (Cke.) Wint. auf Apfel- und Modelloberflächen

Abstract

Für einen erfolgreichen Infektionsverlauf muss ein Pathogen in der Lage sein, sich auf der Wirtspflanze zu etablieren, um anschließend in das Gewebe einzudringen. In der frühen Phase der Pathogenese steht das Pathogen in unmittelbarem Kontakt zur Wirtsoberfläche. In der vorliegenden Arbeit wurde die Adhäsion und präinfektionelle Entwicklung von Konidien des hemibiotrophen Erregers des Apfelschorfes, <i>Venturia inaequalis</i> (Cke.) Wint., auf Apfelblättern und Modelloberflächen untersucht. Die Apfelblätter unterschieden sich hinsichtlich ihrer Anfälligkeit gegenüber <i>V. inaequalis</i>, die Modelloberflächen hinsichtlich ihrer Hydrophobizität und Festigkeit. Zur Erfassung der Ergebnisse wurden mikroskopische Methoden sowie Analysen zur physikalischen und chemischen Charakterisierung der Oberflächen angewandt.<br /> Die Blattoberfläche zeigte in Abhängigkeit vom Alter ontogenetische Veränderungen. Junge Blätter wiesen, bedingt durch die chemische Zusammensetzung der kutikularen Wachse, eine schlechtere Benetzbarkeit mit Wasser auf als alte Blätter. Die Oberflächenstruktur wies auf jungen Blättern stärker ausgeprägte Lamellen auf, und zeigte somit eine andere Topographie als alte Blätter. Auf die Anheftung der Konidien von <i>V. inaequalis</i> auf der adaxialen Seite von Apfelblättern hatte das Blattalter keinen Einfluss. Generell war die Adhäsion auf hydrophoben Oberflächen besser als auf hydrophilen. Die Anheftung von <i>V. inaequalis</i> resultierte aus dem Vorhandensein einer Haftsubstanz an der Konidienspitze (spore tip glue, STG), die erstmalig für dieses Pathogen nachgewiesen werden konnte. Eine erfolgreiche Anheftung wurde nur bei Kontakt zu einer feuchten hydrophoben Oberfläche erreicht. Die Abgabe der Substanz erfolgte passiv und wurde durch die Zugabe von Hemmstoffen zur Konidiensuspension nicht beeinflusst.<br /> Die Keimung von Konidien von <i>V. inaequalis</i> wurde nicht durch verschiedene hydrophobe und hydrophile Oberflächen beeinflusst. Anders war dies bei der Keimschlauch- und Appressorienbildung. Die Länge der Keimschläuche nahm mit zunehmendem Blattalter zu, die Bildung von Appressorien blieb deutlich geringer. Dies hatte ebenfalls einen Einfluss auf die Symptomausprägung, die auf jungen Blättern früher und stärker zu sehen war als auf älteren Blättern. Die längsten Keimschläuche wurden auf weichen, hydrophoben Modelloberflächen gebildet. Die Appressorienbildungsrate war hingegen auf hydrophoben und hydrophilen Modelloberflächen gleich.<br /> Erstmals konnte der Prozess der Anheftung für Konidien von <i>V. inaequalis</i> sowie Details über deren präinfektionelle Entwicklung auf verschiedenen Oberflächen beschrieben werden. Dies trägt zu einem besseren Verständnis des Infektionsprozesses bei, und erweitert das Wissen über die ablaufenden Mechanismen und deren Beeinflussbarkeit grundlegend.

<strong>Adhesion and development of <i>Venturia inaequalis</i> (Cke.) Wint. on apple leaves and model surfaces</strong><br /> For a successful infection a pathogen must be able to establish itself on the host plant. Only then will it be able to penetrate into the tissue. In the early phase of pathogenesis the pathogen is in direct contact to the host surface. In present study the adhesion and pre-infection development of conidia of the hemibiotrophic apple scab fungus <i>Venturia inaequalis</i> (Cke.) Wint. on apple leaves and model surfaces were investigated. The apple leaves differed with regard to their susceptibility to <i>V. inaequalis</i>, while the model surfaces differed in hydrophobicity and hardness. Microscopical methods and analysis for physical and chemical characterization of the surfaces were used to collect the results. <br /> Depending on age the leaf surface showed ontogenetic changes. Young leaves were less wettable with water than old leaves due to the chemical composition of the cuticular wax. The structure of the surface showed more pronounced lamellae on young than on older leaves resulting in a different topography. Attachment of conidia of <i>V. inaequalis</i> to the adaxial side of apple leaves was not influenced by leaf age. In general, adhesion to hydrophobic surfaces was much better than to hydrophilic. Attachment of <i>V. inaequalis</i> resulted from the existence of an adhesive material at the conidia apex (spore tip glue, STG), which was detected for this pathogen for the first time. Successful adhesion was only obtained after contact to a wet hydrophobic surface. The release of the substance occurred in a passive process and could not be affected by the addition of inhibitors to the conidia suspension.<br /> Germination of conidia of <i>V. inaequalis</i> was not influenced by different hydrophobic or hydrophilic surfaces. This was different for germ tube und appressoria formation. Germ tube length increased with increasing leaf age while the formation of appressoria remained significantly lower. These circumstances had an influence on the symptom development which was seen earlier and more intensively on young leaves compared to older leaves. The longest germ tubes were formed on soft hydrophobic surfaces. However, appressoria formation rate was similar on hydrophobic and hydrophilic model surfaces, respectively.<br /> The process of adhesion of conidia of <i>V. inaequalis</i> and details about the pre-infection development on different surfaces were described for the first time. This contributes to a better understanding of the infection process and at the same time fundamentally enlarges the knowledge of the proceeding mechanisms and how they can be influenced.