Hogyan fertőzi a paprikát a Leveillula taurica lisztharmatgomba?

A paprikalisztharmat az elmúlt évtizedekben világszerte és idehaza is jelentős problémát okozott a paprikatermesztésben. A termesztett paprikafajták és hibridek zöme fogékony a kórokozóval szemben, ugyanakkor a lisztharmat-fertőzések elleni védekezésben széleskörűen elterjedt technológiák hatékonysága korlátozott a paprikalisztharmat esetében. Ez részben a kórokozó (Leveillula taurica)sajátos életmódjával magyarázható. Az L. taurica a lisztharmatgombák egyik különleges, elsősorban trópusi és szubtrópusi vidékeken elterjedt Phyllactinieae nevű csoportjának képviselője, amelyről viszonylag kevés ismerettel rendelkezünk. Csak részben ismert például a kórokozó gazdanövényköre, genetikai változékonysága valamint hemiendofitikus életmódja. Jelen munkánk célkitűzését ez utóbbi tulajdonság alapos vizsgálata jelentette. Fény- és elektronmikroszkópos módszerekkel valamint valós idejű (real-time) PCR-technikával feltártuk a fertőzési folyamat egészét az L. taurica esetében. Megállapítottuk, hogy az L. taurica micéliuma a fertőzést követően hosszú ideig kizárólag endofitikus módon, a levélszövetek belsejében növekszik, csupán ezt követően törnek a felszínre a sztómákon át a dimorfikus konídiumokat képző konídiumtartók. Az endofitikus fázis akár két hétig is eltarthat, a levélszövetek korától, a paprikafajtától és más tényezőktől függően. Ezt követően a hifák a levelek felületén is növekedésnek indulnak, így a micélium hemiendofitikussá válik. A fertőzési folyamat különböző szakaszaiban a levelek belsejében ill. ezek felszínén valós idejű PCR-módszerrel meghatározott L. taurica micélium mennyisége jó egyezést mutatott a fertőzési index értékeivel. Részletesen tanulmányoztuk az L. taurica különleges, sok más lisztharmatgombafajtól eltérően nem a bőrszöveti, hanem a fotoszintetizáló parenchimasejtekbe bocsátott hausztóriumait, amelyekkel a micélium táplálékot von el a megfertőzött levélszövetekből. Vizsgálataink a paprikát fertőző L. taurica életmódjának több, eddig ismeretlen részletét is feltárták

Vírusfertőzés hatása a növények fotokémiai rendszereinek kialakulására és működésére = Effect of virus infection on the development and function of plant photosystems

A fotoszintetikus rendszer vírusfertőzésre kialakult morfológiai és molekuláris összetételben bekövetkezett változásait két fő gazdanövény-kórokozó kapcsolatban vizsgáltuk, egyrészt a teljes sötétben nevelt, árpa csíkos mozaik vírussal magátvitel formájában fertőzött árpa csíranövények leveleiben, másrészt Tobamovírusokkal fertőzött paprika növényekben. A fertőzött árpa növények sejtjeiben már az etioplasztiszok kialakulása is gátlást szenvedett, amit a prolammelláris testek (PLB) és a protilakoid membránok rendellenességeivel jellemeztünk. Bár a fertőzés közvetlenül nem befolyásolta a protoklorofillid oxidoreduktáz (POR) enzim szerepét, mégis a megvilágítás hatására a fertőzött szövetekben a zöldülési folyamatok jelentős gátlást, késést szenvedtek, ami arra utal, hogy ebben a folyamatban a membrán-protein rendszer térbeli kialakulásában is zavar támad. A POR enzim immunolokalizálása során a kontroll csíranövényekben a jelölés nagymértékben a PLB-kra koncentrálódott. A vírusfertőzés csökkentette a POR enzim jelölést. A vírusfertőzés csökkentette a telítetlen zsírsavak és a galaktolipidek mennyiségét, és azok arányait is. A tobamovirusok fertőzése a különböző paprika fajták illetve vonalak leveleinek kloroplasztiszaiban a tilakoid membránok szerkezetében és összetételében is jellemző változásokat okozott az enyhe serkentéstől a súlyos károsításig, és rámutatott a PSII fotokémiai rendszer mellett a PSI károsodására is. | Effects of virus infections on the morphology and molecular structure of chloroplasts were studied in two host-parasite systems: in etiolated barley seedlings infected with Barley stripe mosaic virus (BSMV); and in pepper varieties infected by different Tobamoviruses. Seed transmission of BSMV altered the membrane structure of dark-grown barley etioplasts and caused the delay of greening processes after illumination, suggesting the early damage of chloroplast development. Immunolabeling intensity of protochlorophyllide oxidoreductase enzyme (POR) in etioplasts of infected barley leaves was weaker and the amount of the enzyme was lower than in non-infected plants. The lower amount of highly unsaturated fatty acids and the reduced abundance of galactolipids correlated with the previously detected reduction in prolamellar body to prothylakoid membrane ratio. The effect pathogenically different Tobamoviruses on the photosynthetic structures and the chlorophyll protein complexes were studied. Virus infection caused characteristic differences in the chlorophyll-protein complexes from the slight increase to the serious damage, including the alterations in PSII as well as in PSI photosystems

Recognition of Avirulence Gene AvrLm1 from Hemibiotrophic Ascomycete Leptosphaeria maculans Triggers Salicylic Acid and Ethylene Signaling in Brassica napus

Interaction of a plant with a fungal pathogen is an encounter with hundreds of molecules. In contrast to this, a single molecule often decides between the disease and resistance. In the present article, we describe the defense responses triggered by AvrLm1, an avirulence gene from a hemibiotrophic ascomycete, Leptosphaeria maculans, responsible for an incompatible interaction with Brassica napus. Using multiple hormone quantification and expression analysis of defense-related genes, we investigated signaling events in Rlm1 plants infected with two sister isolates of L. maculans differentiated by the presence or absence of AvrLm1. Infection with the isolate carrying AvrLm1 increased the biosynthesis of salicylic acid (SA) and induced expression of the SA-associated genes ICS1, WRKY70, and PR-1, a feature characteristic of responses to biotrophic pathogens and resistance gene-mediated resistance. In addition to SA-signaling elements, we also observed the induction of ASC2a, HEL, and CHI genes associated with ethylene (ET) signaling. Pharmacological experiments confirmed the positive roles of SA and ET in mediating resistance to L. maculans. The unusual cooperation of SA and ET signaling might be a response to the hemibiotrophic nature of L. maculans. Our results also demonstrate the profound difference between the natural host B. napus and the model plant Arabidopsis in their response to L. maculans infection

Light piping driven photosynthesis in the soil: low-light adapted active photosynthetic apparatus in the under-soil hypocotyl segments of bean (Phaseolus vulgaris)

Photosynthetic activity was identified in the under-soil hypocotyl part of 14-day-old soil-grown bean plants (Phaseolus vulgaris L. cv. Magnum) cultivated in pots under natural light-dark cycles. Electron microscopic, proteomic and fluorescence kinetic and imaging methods were used to study the photosynthetic apparatus and its activity. Under-soil shoots at 0-2 cm soil depth featured chloroplasts with low grana and starch grains and with pigment-protein compositions similar to those of the above-soil green shoot parts. However, the relative amounts of photosystem II (PSII) supercomplexes were higher; in addition a PIP-type aquaporin protein was identified in the under-soil thylakoids. Chlorophyll-a fluorescence induction measurements showed that the above- and under-soil hypocotyl segments had similar photochemical yields at low (10-55 µmol photons m-2 s-1) light intensities. However, at higher photon flux densities the electron transport rate decreased in the under-soil shoot parts due to inactivation of the PSII reaction centers. These properties show the development of a low-light adapted photosynthetic apparatus driven by light piping of the above-soil shoot. The results of this paper demonstrate that the classic model assigning source and sink functions to above- and under-soil tissues is to be refined, and a low-light adapted photosynthetic apparatus in under-soil bean hypocotyls is capable of contributing to its own carbon supply

Plasztisz-differenciálódás: a szerkezet és a működés összefüggései = Plastid differentiation: connection between structure and function

A plasztisz-differenciálódás folyamatában a struktúra és a funkció közötti összefüggéseket vizsgáltuk különböző szerveződési szinteken. Sötétben nevelt csíranövényeket, szerv- és szövettenyészetet, szövet-homogenátumokat, membrán-preparátumokat, intakt növényeket és a természetből begyűjtött rügyeket és egyéb szerveket használtunk. A folyamat indikátoraként a NADPH:protoklorofillid oxidoreduktáz (POR) enzim, illetve a pigmentek komplexeit használtuk. Különböző fluoreszcencia spektroszkópiai módszereket és elektronmikroszkópos vizsgálatokat végeztünk. Megállapítottuk, hogy a POR monomer, dimer és oligomer komplexei is flash fotoaktívak, és dinamikusan egymásba alakulnak. A nem levél eredetű szervekben proplasztisz jellegű etioplasztiszok vannak, amelyekben a POR- és nem kötött pigment-monomerek dominálnak, valamint NADPH hiány jellemző. Emiatt a monomer dominanciájú szervek természetes fényen fotodegradálódnak. A makrodomén szerveződés együtt jár a prolamelláris test kialakulásával, fejlett etioplasztiszok képződésével, növeli a fotoredukció hatékonyságát, és véd a fotodegradáció ellen. A plasztisz-differenciálódást a citokinin szint és a N-ellátottság szabályozza. Proplasztiszok, etioplasztiszok és átmeneti állapotú plasztiszok természetes körülmények között is kialakulnak, egyes kiválasztásra differenciálódott szövetekben a kloroplasztisz speciálisan módosul. Eredményeink alapján a klorofill bioszintézis befejező lépését és a plasztisz-differenciálódást leíró reakciósémákat módosítani kell. | Relationships between the structure and function were studied in the process of plastid differentiation, on different organizational levels. Dark-grown seedlings, organ- and tissue cultures, tissue homogenates, membrane preparations, intact plants, buds and other organs collected from the nature were used. Different complexes of the NADPH:protochlorophyllide oxidoreductase (POR) enzyme and of pigments were used as indicators of the differentiation process. Various fluorescence spectroscopic measurements and electron microscopy studies were done. We have proved that the monomer, dimer and oligomer complexes of POR are flash-photoactive and they transform into each other dinamically. In non-leaf organs, proplastid type etioplasts can be found in which monomers of POR and of non-bound pigments are dominant and NADPH shortage is characteristic. Therefore, these organs undergo photodegradation at natural light conditions. The macrodomain organization proceeds together with the formation of prolamellar bodies, i.e. of developed etioplasts, it increases the efficiency of photoreduction and provides protection against photodegradation. Plastid differentiation is regulated by citokinin concentrations and nitrogen supply. Proplastids, etioplasts and plastids of transitional developmental stages can be found in the nature. In certain secretion tissues, the chloroplasts are specifically modified. On the basis of our results, the reaction schemes describing the terminal steps of chlorophyll biosynthesis and plastid differentiation should be modified

Deciphering the biology of Cryptophyllachora eurasiatica gen. et sp nov., an often cryptic pathogen of an allergenic weed, Ambrosia artemisiifolia

A little known, unculturable ascomycete, referred to as Phyllachora ambrosiae, can destroy the inflorescences of Ambrosia artemisiifolia, an invasive agricultural weed and producer of highly allergenic pollen. The fungus often remains undetectable in ragweed populations. This work was conducted to understand its origin and pathogenesis, a prerequisite to consider its potential as a biocontrol agent. The methods used included light and transmission electron microscopy, nrDNA sequencing, phylogenetic analyses, artificial inoculations, and the examination of old herbarium and recent field specimens from Hungary, Korea, Ukraine and USA. The Eurasian and the North American specimens of this fungus were to represent two distinct, although closely related lineages that were only distantly related to other lineages within the Ascomycota. Consequently, we describe a new genus that includes Cryptophyllachora eurasiatica gen. et sp. nov. and C. ambrosiae comb. nov., respectively. The pathogenesis of C. eurasiatica was shown in A. artemisiifolia. No evidence was found for either seed-borne transmission or systemic infection. Two hypotheses were developed to explain the interaction between C. eurasiatica and A. artemisiifolia: (i) as yet undetected seed-borne transmissions and latent, systemic infections; or (ii) alternative hosts

Sphingobacterium hungaricum sp. nov. a novel species on the borderline of the genus Sphingobacterium

A Gram-reaction-negative bacterial strain, designated Kb22 T , was isolated from agricultural soil and characterised using a polyphasic approach to determine its taxonomic position. On the basis of 16S rRNA gene sequence analysis, the strain shows highest similarity (94.39%) with Sphingobacterium nematocida M-SX103 T . The highest ANI (71.83%) value was found with Sphingobacterium composti T5-12 T , and the highest AAI (66.65%) value was found with Sphingobacterium olei HAL-9 T . Cells are aerobic, non-motile rods. The isolate was found to be positive for catalase and oxidase tests. The assembled genome of strain Kb22 T has a total length of 4,06 Mb, the DNA G+C content is 38.1 mol%. The only isoprenoid quinone is menaquinone 7 (MK-7). The major fatty acids are iso-C 15:0 (28.4%), summed feature 3 (C 16:1 ω 7 c and/or iso-C 15:0 2-OH) (25.7%) and iso-C 17:0 3-OH (19.7%). Based on phenotypic characteristics and phylogenetic analysis, it is concluded that strain Kb22 T is a member of the genus Sphingobacterium and represents a novel species, for which the name Sphingobacterium hungaricum sp. nov. is proposed. The type strain of the species is strain Kb22 T (=LMG 31574 = NCAIM B.02638