Bereich Forstschutz des Institutes fUr Forstwissenschaften Eberswaldeder DAL zu Berlin

Zusammenhange zwischen Pathogenitat,Enzym- und Toxinproduktion bei Cylindrocarpon radicicola^)

Von

H. LYR und E. KLUGE

Mit 2 Ahbildungen

I n h a l t : Methodik. — Vcrsuchsergebnisse: Pathogenitat, Toxinbildung. Enzymbildung.Diskussion. — Zusammenfassung, — Summary. •— Literaturverzeidinis.

Durch den Befall pathogener Pilze wird das pflanzHche Gewebe zerstort, esverliert seine Konsistenz, und die Zellmembraticn werden mehr oder wenigerstark aufgelost. Daher Hegt es nahe, die Ursachen der pathogenen Wirkung ineiner Auflosung des Gewebes durch Enzyme des pilzlichen Erregers zu sehen.Als solche kommen vor allem in Betracht: Pektinasen, Hemizellulasen, Zellulaseund Proteasen. Die Enzymproduktion der pathogenen Pilze in Reinkulturenoder in befallenem Gewebe wurde daher fur mehrere Arten unter verschiedenenBedingungen untersudit (BATEMAN 1964 a, b, 1966, BATEMAN und BEER 1965,BATEMAN und LUMSDEN 1965, PEROMBEI.ON und HADLEY 1965, HANCOCK und

MILLAR 1965). Inwieweit die Enzymproduktion der Erreger tatsachlidi die pri-mare Ursadie fiir die Erkrankung der Pflanzen ist, geht aus diesen Untersuchun-gen allerdings nidit mit Sicherheit hervor. Teilweise besteht offenbar keine guteKorrelation zwischen Enzymproduktion und Pathogenitat (PEROMBELON undHADLEY 1965).

Andererseits wird immer deutlidier, dafi viele Erreger spezifische Toxineproduzieren, durch die das befallcne Gewebe abgetotet wird. Das ist nachgewiesenz. B. fiir Rhizoclonia solani Kuhn (KERR 1956, SHERRWOOD und LINDBERG 1962,AoKi, SASSA und TAMURA 1963, NOUR EL DEIN und SHARKAS 1965), Cylindro-carpon radicicola Wr. (KLUGE 1966). Da von dem letzteren Pilz zahlreicheStamme unterschiedlicher Pathogenitat bei uns in Kultur sind, sollte uberpruft

1) Vortrag anIaUlich des Intcrnationalen Symposiums ^Biologic und Bckampfung derErreger der Umfallkrankhelc" vom 25.Mai bis l.Juni 1967 im Institut fiir Forstwissen-sdiaften Eberswalde der DAL der DDR zu Berlin.

Pathogenitiit, Enzym- und Toxinproduktion bei Cylindrocarpon radkicola 221

werden, ob die PathogenitJit gegeniiber Kiefernsamlingen starker mit derEnzym- oder der Toxinproduktion korreliert ist. Ahnlidie Versuche stehen furandere Erreger nodi aus.

Methodik

Zur vcrgleichenden Untersudiung der Enzy m p r o d u k t ion versdiiedener Stammevon Cylindrocarpon wurden insgesamt ncun Stamme (Einsporkulturen aus Makrokonidien)untersdiiedhcher Pathogcnicat auf Pektin und Zellulose als C-Quelle kultiviert. Die Nahr-nicdien hatten folgende Zusammenseczung: 0,1% Pepton + 0,1% K^HPO^ + 0,1%KHjPO^ + 0,1 "/, Malzextrakt + 0,05%, MgSO . Als C-Qucllen wurden in"Medium A 1,0%Apfeltrockenpektin {+ 0,1% CaCOg), in Medium B 0,25% Zellulose (Filirierpapier) ver-wendet.

Die Aktivitatsbestimmung der Enzyme Zellulase, Pektinase, Xylanase erfolgte wie beiLvR (1959) und LYR und NOVAK (1962} besdirieben. Die //-Glukosidasc- und /^-Xylosidase-aktivitat wurde kolorimetrisdi bestimmt mit p-Nitrophenyl-/y-gIukosid bzw. -xylosid alsSubstrat (fiir die Oberlassung dieser Verbindungen danken wir Herrn Prof. WAGNER vomI'harmakologisdicn Institut der Univcrsitat Leipzig). Zu vcrgleidicnden Zwedten wurde die-Gesamtaktivitat" durdi Ausplanimetricren der durch die Aktivitatskurven gekennzeidinetenI'ladien bis zum Errcidien des maximalen Myzeltrockcngewichtes ermittelt. Hierdurdi istfine bessere Vergleidibarkeit gesichert als bei einer Gegeniiberstcllung von Maximalwcrtender Enzymaktivitat. Die Enzyme wurden im ungereinigten Kulturfiltrat bestimmt, nadidemdas My/.el zur Trockengewiditsbcstimmung abfikriert wordcn war. Jc zehn Kolben wurden/.\i einem Wert zusammengefalJt. Die Zahlen fur die Enzymaktivitaten sind Mittelwerte auszwfi Serien.

Zur Bestimmung der T o x i n p r o d u k t i o n wurden die Pilzstamme in einer 2,5%igenBiomalznahrlosung mit einem pH von 5,1 angezogen. Die Kultur erfolgte bei einer kon-stanten Temperatur von 20 °C in einem dunklen Raum. Nadi einer, zwei, drci und vierWodien wurden die produzierten Toxinmengen bestimmt. Zu jedem Auswertungsterminwurden je Pilzstamm sedis Erlenmeyerkolben mit jc 25 ml Nahrlosung verwendet. DasMyzel wurde zur Trodiengewiditsbestimmung abfikriert. Das Filtrat von je zwei Kolbenwurde vereinc, mit 10 ml Chloroform ausgesdiuttelt, im Sdicidetriditer abgetrennt und ein-gedampft. Dor Riidtstand wurde nodiinals in wenig Ghloroform aufgenomnicn, erneutabgedampft und in 5 ml 96% igcm Athylalkohol aufgenommen. Der Toxinnadiwcis erfolgtedurdi Messung der UV-Absorption dieser Losungen mit dcm UV-Spektrophotometer beiden Wellenlangcn 270 und 320 nm. Die Toxinmenge wurde aus einer Eidikurvo abgelcsen.llei Aufstellung der Eidikurve hatte sidi gezeigt, daii fiir diese Nadiweisniethode eine weitereReinigung des Toxins nidit erforderlidi ist. Das ungereinigct: und das gereinigte Toxincrgaben nahezu gleidi verlaufende Eidikurven.

Zur Priifung der P a t b o g e n i t a t wurde gedampfte Erde in Tonsdialen gefiillt,kiinstiidi mit Cylindrocarpon infiziert und mit Pinus sylvestris besat. Die einzelnen Stammewaren auf Reis angezogen worden und wurden im Gewiditsverhaltnis 1 :40 in die Erdeeingemisdit. Die Dampfung der Erde war erforderlidi, da Cylindrocarpon im normalenBoden kaum pathogen wird. Die hier besdiriebcne Patbogenitat tritt nur in sterilisiertemBoden auf, wo der Pilz auf Grund der fehlenden Konkurrenz durdi andere Bodenniikro-organismen zur optimalen Entwidtlung kommt. Die Pathogenitatspriifung wurde dreimalmit je fiinf Sdialen wiederholt. Die Auswcrtung crfolgto durdi Auszahlen der umgefallenenund gesunden. Kiefernsamlingc. Die Zabten in den Tabcllen stellen Mittelwerte aus dendrei Versudien dar.

Versudisergebnisse

P a t h o g e n i t a t : Von KLUCE (1966) war eine groRere Zahl von Cylin-drocarpon radicicolaStimTaen auf ihre Pathogenitat gepriift wordcn, wobei sidibetraditliche Untersdiiede ergaben. Fiir diese Versudie wahlten wir einige

Phyiopath. Z., Bd. 62, Heft J \^

222 LYR und KLOGE

Stiimme von hoher (Pathogenitatsklasse I), mittlerer (Kiasse II) und schwadierPathogenitat (Klasse ITI) aus, deren Potenz zur Enzym- und Toxinproduktionin getrennten Versuchen eingehender gepriift wurde. Da fruliere Versuche zeig-ten, dafi die Pathogenitat der Stamme im Laufe der Zeit sich andern kann,wurden zur Pathogcnitatsbeurteilung nur Ergebnisse aus jungster Zeit heran-gezogen. In Tabelle 1 sind die Mittelwerte aus drei Vcrsudien zusammengestellt,

Tahelle 1Vergleich der Pathogenitat verschiedener Stamme von Cytindrocarpon radicicola

(Mtttelwert aus drei Versuchen 1966/67)

Pathogenitiitsklasse

I

n

m

Stanim Nr.Umgcfallcnc Samlingein Prozent der aufge-

Iaufencn

31 • 24,545 1 24,227 20,8

24 , 19,837 19,415 17,3

34 ; 16,646 12,510 : 7,6

Rangfolgc

123456

789

wonadi die Pathogcnitatsklassen ausgeschieden wurden. Die Untersdiiede zwi-schen Klasse I und II sind allerdings nicht gesichert, hingcgcn ist Klas.se III cin-deutig schwadier pathogen als Klasse I. Auffallige Verandcrungen zu friihcrenVersuchen ergaben sidi bei den Stammen 15 und 31. Wahrend Stamm 15 nachmehrjahriger Kultur auf Malzagar an Pathogenitat verloren hat, ist Stamm 31wesentlich aktiver geworden. Die Stamme 27, 10 und 46 haben sidi in ihrenEigensdiaften bisher als sehr konstant erwiesen. Bei den iibrigen Stammenanderte sich die Rangfolge in den einzehien Versuchen nur geringfligig. Bereitsfriiher hatte sidi gezeigt, dafi vor allem bei Stammen mittlerer Pathogenitatgrofiere Schwankungen auftreten. Offenbar kommen hier Umwelteinflusse amstarksten zur Wirkung.

T o x i n b i l d u n g : KtuGr. (1966) fand bemerkenswerte Untersdiiede inder Bildung eines chemisch noch nicht identifizierten Toxins') bei verschiedenenStammen von C. radicicola, wobei ein Zusammenhang mit der Pathogenitat zubestehen sdiien. Zur Klarung dieser Frage wurden bei den neun hier verwendetenStammen Verlauf und Ausmafi der Toxinproduktion naher untersudit. DieErgebnisse sind in den Tabellen 2 und 3 wiedergegeben. Die maximale Toxin-menge trat im Kulturfiltrat bei alien Stammen zwischen ein und zwei Wochen

1) Das inzwisdien beschricbene und identifizierte Antibiotikum nRadicicoI" ist wahr-scheinlich mit dem hier bearbcitcti;n Toxin identiscb (MIRRINGTON, R. N . , et al., 1966: Somemetabolites of Nectria radicicola Gerlach & Nilsson: The structure of radlcicol [monordcn].Austral. J. Chem. 19, 1265—1284).

pathogenitat, Enzym- und Toxinproduktion bei Cylindrocarpon radicicola

nach der Beimpfung auf. Jedoch waren auch nadi vier Wochcn teilweise nochbcachtliche Toxinmengen nadiweisbar. Aus Tabellc 3 ist ersiditlidi, dafi audi beiBezug auf ein einheitliches Myzclgcwicht sehr starke Untersdiicde in der Toxin-bildung zwisdien den einzelnen Stammen vorhanden sind. Der Schwankungs-bercich ist hier mit etwa 1 : 130 extrem hodi. Wie ein Vergleidi mit den friiherenErgebnissen von KLUGE (1966) zeigt, hat sich neben der Pathogenitat audi dieToxinproduktion einzelner Stamme verandert.

E n z y m b i I d u n g : Die Enzymbildung wurde auf einem Medium mitPektin als C-Quelle (A) und einem Medium mit Zellulose als C-Quelle (B) injeweils zwei VersudisreJhen untersucht. Die Werte sind zu einem Mittelwertzusammengefafit und in Tabelle 4 dargestellt. Neben der ,,Maximalaktivitat"

TabelU 2Vcrlauf der Toxinbildung und des Myzelwadistums einiger Cylindrocarpon-Stimme

StammNr.

31

45

27

24

37

15

34

46

10

1

Toxin

r440

160

650

600

80

130

150

130

40

Myzelmg

133

173

157

218

110

142

116

85

147

Wodien nadi Beimpfung

;

Toxin!'

1400< 3 4

1467

480

39

42

< 4 1

< 10< 10

Myzelmg

3

Toxin}'

291 690258 107266 790

302 493143 < 19135 < 18

188 42274 41247 25

Myzelmg

364

302

354

359

187

210

272

394

283

Toxin7

593

61

780

500

< 10< 2 0

27

< 15< 15

t

Myzelmg

384

355

357

400

154

206

236

381

338

Tabellc 3Toxinproduktion der Cylindrocarpon-Siimme nadi zwei Wodien

bei Bezug auf ein einheitlidies Myzelgewidit von 100 mg

Pathogenitatsklasse

I

II

in

Stamm Nr.

314527

243715

344610

Toxinmenge in ;'

481< 13

552

1592731

< 22< 4< 4

Toxinbildung nadiAngaben vou KLUGE

(1966)

0

0

0

p

224 LYR und KLUGE

wurde auch die ,,Gesamtaktivitat" nadi der Definition von LYR (1959 a) ermit-telt, da sie ein verlafilidier Weiser fiir die enzymatisdie Potenz ist. Auf dieErredinung der ,,Spezifischen Aktivitat" wurde verziditet, da die Abweichungenin den Myzelgewichten bei den einzelnen Stammen gering waren. Die Maximal-aktivitat bezieht sich auf den aesamten Versudiszeitraum von 32 Taeen. Bei dcrZellulase kann ein Fehler darin liegen, dafi die Aktivitat nadi 25 Tagen noeheinmal ansteigt und das Maximum im Untersudiungszeitraum moglicherweisenidht erfafit wurde. Die Gesamtaktivitat ist auf Zellulase als C-Ouelle wegen derUnsicherheit in der Ermittlung des editen Myzelgewichtes ebenfalls mit einigenUnsidierheiten behaftet. Dennodi diirften die erhakenen Werte die untersdiied-lichen Potenzcn der einzelnen Stamme hinreichend genau wiedergeben.DieWertefur die Maximalaktivitat sind mit den Angaben fur andere Pilze (LYR 1959 a, b,1963, LYR und NOVAK 1962) direkt vergleidibar, die der Gesamtaktivitat da-gegen nidit. Die Enzymaktivitat war redit gut reproduzierbar. wenngleich sidiin den einzelnen Serien die Rangordnung etwas veranderte. Der Wadistums-verlauf aller Stamme war ziemlidi einheitlidi, und es wurden fast gleiche maxi-male Myzelgewichte erreicht. Das zeigt, dafi die hier untersuchten Stamme sidiin der Wuchspotenz wenig untersdieiden, was eine gute Voraussetzung zurPrufung der Pathogenitat und anderer Merkmale ist. Die Variation der Enzym-aktivitat zwischen den versdiiedenen Stammen ist bei den einzelnen Enzymenuntersdiiedlich. Relativ am grofiten sind die Unterschiede bei Pektinase aufMedium A (Pektin) (1 : 40) und Zellulase auf Medium A (Zellulose) (1 : 13). Beiden anderen Enzymen liegt die Sdiwankungsbreite der Aktivitat nur zwisdien1 : 2 bis 1:3. Das konnte dafiir spredieti, dafi Pektinase und Zellulase fiir diePathogenitat von Bedeutung sind. i

Verglichcn mit holzzerstorenden Pilzen ist die Aktivitat von Zellulase(Maximutn 147 Einheiten, Stamm 34) und Pektinase (Maximum 127 Einheiten,Stamm 45) allerdings ziemlich gering. Xylanase sowie /^-Glukosidase und/:/-XyIosidase werden dagegen mit guter Aktivitat gebildet. Moglidierweise liegtfur die Xylanase eine Induktion durdi den Zusatz an Malzextrakt vor, woraufKING (1966) hinweist. Pektinase- und Zellulasebildung werden durdi die An-wesenheit des Substrates im Nahrboden wie ublidi gefordert. Die Gesamtakti-vitat der /i-Glykosidasen ist auf Medium A wesentlidi hoher, was mit dembesseren Myzelwachstum auf diesem Nahrboden zusammenhangen konnte.

Der Ver lauf der E n z y m b i l d u n g ist bei alien Stammen ziemlidigleidiartig. Abbildung 1 und 2 zeigen den Verlauf der Enzymbildung auf Pektinund Zellulose als C-Quellc fiir einen stark pathogenen Stamm (Stamm 45). Erzeichnct sich durch eine starke Pektinasebildung aus (Abb. 1). Charakteristisdi istdie zweigipflige Xylanasekurve. Pektinase weist ein Maximum nadi etwa siebenTagen auf, um nadi Abfladien der Wadistumskurve nodi einmal anzustelgeti.Eine nadiweisbare Zellulasebildung setzt erst nach 10 bis 15 Tagen ein underreidit mit etwa 28 Tagen ein Maximum. Die Glykosidasen folgen in der Akti-vitat etwa dem Myzelwachstum und haben einen anderen Aktivitatsverlauf alsZellulase und Xylanase, was auf eine andere Regulation hinweist.

Pathogenitat, Enzym- und Toxinproduktion bei Cylindrocarpon radicicola 225

Eethei/en

30Tage

Abb. L Wachstum und Enzymproduktion von Cylindrocarpon radicicola (Stamm 45)in Abhangigkeit von der Zeit auf Medium A (Pektin als C-Quelle).

Abb. 2. Wadistum und Enzymproduktion von Cylindrocarpon radicicola (Stamm 45)in Abhangigkeit von der Zeit auf Medium B (Zellolase als C-Quelle.).

Zeichenerklarung wie Abbildung 1

Diskussion

In der Literatur nimmt die Diskussion uber die Enzymbildung pathogenerPilze einen bretten Raum ein (Kuc 1966). Die Aussc^eidung von Pektinasen undeventuell auch Zellulasen und Hemizellulasen durch den Pilz und deren Wirkungbzw. Hemmung werden von vielen Autoren als entscheidendes Kriterium fiirPathogenitat und Resistenz angesehen. Betrachtet man jedodi die Enzymakti-vitaten und Enzymspektren pathogener und niditpathogener Pilze, so laiit sidikaum ein Unterschied finden. Gegeniiber holzzerstorenden Pilzen ist die Enzym-aktivitat von Cylindrocarpon sehr gering. Coniophora cerebella Alb. et Schw.bildet z.B. 40000 Pektinaseeinheiten und Fomes marginatus Gill. 16000 Zellu-

226 LYR und KiUGE

laseeinheiten (LYR 1959 a, b), die aktivsten Stamme von Cylindrocarpon hin-gegen nur 127 bzw. 147. Es lsifit sidi daher schwer vorstelkn, dafi die Enzym-produktion ailein von Bedeutung fiir die Pathogenitat sein kann.

Im Vergleidi zu anderen Ascomyceten und Fungi imperfecti hat Cylindro-carpon radicicola eine mittlere bis gute Enzymproduktion, wie ein Vergleidi mitden Werten von LYR und NOVAK (1962) zeigt. In der Zellulasebildung liegtCylindrocarpon mit durdischnittlidi 107 Einheiten unter dem Durchsdinitt der

Tabetic 4Zusammcustcllung dor Maximalenzymaktivitaten und der maximak-n Myzeltrockensubstanz-

bildung (TS) der cinzelnen Stammt' von Cyimdrocarpon radicicola(Mittelwerte aus zwei Versudisreihen, Rangfolge in Klammcrn gesetzt)

TSmg/Kolben

PektinaseEinheiten

ZellulaseEinheiten

Xylanasey/ml

/?-XyIosidaseEinhcicen

^-GlukosidaseEinheiten

TSmg/Kolben

PcktinasfEinheiten

ZellulaseEinheiten

Xylaseylm\

^-XylosidaseEinhei ten

/?-GlukosidastEinheiten

10 15 24

Medium

87,0 72,5

(4)

28,C

(4)

1.-(6)

320,C

(5)

87,C

(2)

82,

(4)

72,

(2)

14,C(7)

63,

(8)

(9)

3 47,C

(2)

3,0(3)

) 335,C

(3)

) 77,C

(7)

67,C

(7)

96,5

{!)26,0

(6)3,5

(2)

285,0

(7)

78,5

(5)

84,5(3)

Medium E

> 66,C

(6)

) 9,5

(2)

51,5

(9)

420,0 372,5

(6)

102,

(2)

50,

(6)

(8)) 79,C

(S)) 44,C

(8)

67,0(5)

23,5

0)106,5(6)

482,5(1)96,0(5)

63,5(3)

Stamm Nunimer

27 31 34 37

A (Pektin ah C-Quelle)

90,0(2)

14,0(7)

2,0

(5)285,0(7)

85,5(4)

118,0(2)

88,0(3)

13,0(8)

4,5

(1)282,5

(8)

91,50)

118,0(2)

(Zellulose als

66,0(6)

14,5(5)

127,0(4)

410,0(7)

102,0(3)

52,5(4)

68,0(4)

11,5(7)

145,0(2)

450,0(3)

101,0(4)

51,0(5)

84,5(5)

5,3

(9)

2,5

(4)

350,0(2)

76,0(8)

70,0(6)

82,0

(6)44,0(3)

4,5

(1)410,0

(1)78,0(6)

173,0(1)

C-Quelle)

74,0(1)22,0(9)

147,0

(1)477,5

(2)

78,0(9)

48,0(7)

70,0(3)

32,5(5)

68,0(7)

442,5(3)

93,0

(6)83,0

(1)

45

78,5

(7)

127,0(1)

1,5

(6)

292,5(6)

76,0(8)

80,0(5)

64,5(7)

43,0(4)

142,5(3)

422,5

(6)109,5(1)65,0(2)

46

75,0

(8)27,5(5)

2,5

(4)

327,5(4)

86,5(3)

58,5(8)

70,0(3)

17,0

112,0(5)

410,0(8)

85,5(7)

38,5(9)

Mittel-wert

82,7

36,9

2,8

320,8

80,7

94,6

65,3

20,8

107,0

432,0

94,1

55,1

Pathogenitat, Enzym- und Toxinproduktion bei Cyliyidrocarpon radicicola 111

damals untersuchten apathogenen Pilze, ijbertrifft aber mehrere Arten nodidcutlich. In der Xylanaseproduktion bestehen keine wcsentlichcn Unterschiede.Trichoderma viride Pers. ist als Saprophyt mehr als zehnmal aktiver als Cylin-drocarpon in der Pektinasebildung (Durchschnittswert 37 Einheiten) und Chae-tomium globosum Kunze hatte 47 Einheiten (LYR 1959 a). Nadi MILKO undMELNIK (1960) hatte CyVmdrocarpon bei einem Vergleich mit Fusarium-Artenund Gliocladium verticHloides die hochste Polygalakturonidase-unddiegeringstePektin-Methylesterase-Aktivitat. Insgesamt laf t sidi somit sagen, dafi vomEnzymspektrum und dcr Enzymaktivitat kein Unterschied zwischen pathogenenund apathogenen Pibarten abgeleitct werden kann. Zu prijfen bleibt, ob sich diestark pathogenen und sdiwach pathogenen Stamme von Cylindrocarpon signi-fikant in der Enzymbildung unterscheiden.

Als Schlusselenzyme fiir einen pathogenen Angriff miisscn vor allem Pek-tinase, Xylanase und Zellulase gewertet werden (BATEMAN 1964 a, b, HANCOCKund MILLAR 1965), wahrend die /^-Glykosidasen hodistens in Spezialfallen vonlicdeutung sein konnen.

PEROMBEION und HANTJLEY (1965) stellten fest, dafi pathogene Stamme vonKhizoctonia keine starkereBildung von Pektinasen aufwiesen als symbiontisdieStamme, woraus sie schliefien, dafi die Pathogenitat nidit auf die Potenz zurEnzymbildung zuriickzufuhren ist.

Tahelle SMitcelwerte von Pathogcnitac. Toxinproduktion und Enzymbildung

fiir die einzelnen P^ithogenitiitsklassen

I 31,45,27

II 24,37,15

III 34,46, 10

StatistischcSiditTung (P)I gcgcn III gegen IIIII gcgcn III

Patho-genitat

Umge-failcneSam-lingein %

0)

23

19

12

0+ +

0

Toxiii-produktion

,'/100mg

Myzel

(2)

349

72

< 10

+ ++

nux.r/Kol-

ben

(3)

1009

270

107

Pektinase

MA

(4)

51

39

20

00

- 1 -

GA

(5)

46

28

11

Xylanase

MA

(6)

428

433

436

000

GA

(7)

154

165

151

Zellulase

MA

(8)

138

75

108

+ +00

GA

(9)

6

2

2

(Maxiuial-flktivitiit)

^-Glu-kosid-

asf

(10)

105

108

71

0

+0

^-Xy-lostd-

ase

(11)

85

75

83

000

Ein Vergleidi der widitigsten Eigensdiaften ist nach Tabelle 5 moglich. ZumAusgleich sind nur die Klassenmittelwerte angefuhrt. Hier zeigt sidi eine derPathogenitat folgende Tendcnz vor allem bei der Toxinproduktion, wobeidie Untersdiiede gut gesidiert sind, bei der Pektinase- und /^-Glukosidaseakti-

228 LYR und KLUGE

vitat, vielleidit nodi bei der Zellulase. Maximal- und Gesamtaktivitat entspre-dien einander in der Tendenz. Eine Kombination einzelner Leistungen lafit sidihier sdilecht durdifiihren. Die Enzymbildung allein reidit nidit fur die Erklarungder Pathogenitatsuntersdiiede aus. Aus den Zahlen ist aber eindeutig ersiditlidi,dali entsdieidende Untersdiiede vor allem in der T o x i n b l l d u n g bestehen.Diese wird wahrsdieinlidi durdi eine gute Pektinase- und Zellulasebildung beiden stark pathogenen Stammen erganzt, wie es die Rangfolgeanalyse nodi deut-lidier ergibt.

Tabelle 6Rangordnung der Cylindrocarpon-Stimmc in Pathogenitat, Toxinproduktion

und Enzymbildung (Maximalaktivitat)

0)2

3-ao

t-.a.coH

(2)2

Enzymbildung

(3)2

pa

SI(5)2 (6)2

l l(4)2

¥(7)2 (8) 2

+ N

(9) S (10) S (11)2

I 31 1 2 8 2 3 245 2 6 7 10 I 16 3 9 4 14 6 11

27 3 1 7 4 7 3

1310 12 18 I8 26 11 34 29 73 3 9

(12) (18) (36)

II 24 4 1

11

15

26

2537 5 15 5 12 3 11 7 22 5 15 1 13 6 18 8 23 15 45 27 91 4 14

15 6 4 2 9 9 8 7(30) (45) (90)

6 15 39

HI 34 7 6 9 1 2 7 9 15 16 34 746 8 24 9 23 5 18 5 14 8 16 9 21 3 14 14 41 l9 55 39 106 9 22

(48) (72) (144)10 9 12 20 33

Vergleidit man die Stamme von Cylindrocarpon in der Rangfolge vonPathogenitat, Enzym- und Toxinbildung, so zeigt sidi das in Tabelle 6 dar-gestellte Ergebnis. Eine eindeutige Obereinstimmung einer Leistung mit derPathogenitat besteht in keinem Falle. Das kann man audi kaum erwarten, da dieStreuung der Einzelwerte nodi zu groii ist. Es wurden daher die Rangfolgen fiirdie einzelnen Pathogenitiitsgruppen zusammengefaiSt und mit dem theoretisdienWert (Pathogenitatsrangfolge) verglidien. Eine Obereinstimmung in der Ten-denz zeigen die Toxinproduktion, Xylanase- und /:f-Glukosidasebildung, wobeinur die Untersdiiede fiir erstere gesidiert sind. Interessant ist aber audi eineKombina t ion einzelner Leistungen. So konnen sidi z.B. eine starke Toxin-

Pathogenitat, Enzym- und Toxinproduktion bei Cylindrocarpon radicicola 229

und schwadie Pektinasebildiing erganzen {Stamm 27 und 31), wahrend beiStamm 45 die umgekehrte Kombination vorliegt. Die Summe (Spalte 7) zeigtfast eine Wertgleichheit von Klasse I und II und einen starken Abfall nach III.Noch starker nahern sidi die Werte den theoretischen (in Klammern gesetzt) beieiner Kombination von Toxin-, Pektinase- und Zellulasebildung (Spalte 8). Hierliegt die Klasse I schlechter, Klasse Til besser als der theoretische Wert, wahrendKlasse II ihm entspridit. Bei Summierung der Rangfolge aller Leistungen bleibtdiese Tendenz erhalten, versdileehtert sidi aber ein wenig. Wiirde man nadi derSumme aller Leistungen eme Rangfolge aufstellen, sahe diese aus wie in Spalte 10dargestellt. Es zeigt sich hier eine sehr grof e Ahnlidikeit, zumindest im Klassen-mittel mit der Rangfolge der Pathogenitat. Stamm 31 steht in beiden Fallenan der Spitze. Die Rangfolgen in Spalte 10 sind besser als die jeder einzelnenLeistung mit der Pathogenitat korreliert. Das kann darauf hindeuten, daft diePathogenitat nidit von einer einzelnen Leistung allein, wohl aber von einerKombination mehrerer Leistungen bestimmt wird, wobei es moglidi ist, dafJ nodinidit alle widitigen Leistungen gepruft wurden, Bei dem Bodenpilz Cylindro-carpon liegen die Verhaltnisse als ..Damping off"-Erreger einfacher als bei mehrspezialisierten Parasiten, wodurch es leiditer ist, eine Korrelation zwisdien Patho-genitat, Toxin- und Enzymproduktion aufzufinden.

Zusammenfassung

1. Es werden neun Stamme von Cylindrocarpon radicicola mit untersdiied-lidier Pathogenitat gegenuber Samlingen von Pinus sylvestris hinsiditlidi ihrerToxin- und Enzymproduktion vergleidiend untersucht.

2. In der Bildung von Pektinase (endo-PoIygalakturonase), Xylanase, Zellu-iase, /?-Glukosidase und /?-Xylosidase untersdieidet sidi Cylindrocarpon quan-titativ nidit wesentlidi von vergleidibaren apathogenen Ascomyceten und Fungiimperfecti.

3. Fur die Parhogenitat ist in erster Linie die Toxinproduktion entsdieidend.Hohere Pektinase- und Zellulaseaktivitaten konnen aber wahrsdieinlidi diePathogenitat verstarken.

4. Bei Xylanase und /5-Xylosidase gibt es keinen Zusammenhang mit derPathogenitat, Die Bedeutung der /J-Glukosidase ist nodi ungeklart.

5. Bei Bewertung aller physiologisdien Leistungen, besonders der Toxin-,Pektinase- und Zellulaseproduktion, kommt man — trotz der in der Methodikliegenden Streuung — zu einer ahnlidien Rangfolge der Stamme wie durdi denPathogenitatstest.

Summary

1. 9 strains of Cytindrocarpon radicicola of different pathogenicity againstseedlings of Pinus sylvestris were compared regarding their toxin and enzymeproduction.

230 LYR und KLUGE

2. In the formation of pectinase (endo-polygalacturonase) xylanase, cellu-lase, /:J-glucosidase Cylindrocarpon does not differ quantitatively from com-parable apathogenic ascomycetes and fungi imperfecti.

3. For pathogenicity mainly the toxin production is decisive. But higherpectinase and cellulase activities may probably enhance the pathogenicity.

4. Xylanase and /^-xylosidase have no connection with pathogenicity. Thesignificance of /)'-glucosidase is incertain.

5. Evaluating all physiological efficiencies, especially toxin, pectinase andcellulase production — inspite of certain deviations caused by the methodsused — a similar order of rank of the strains as in the pathogenicity-test couldbe obtained.

Fur die sorgfaltige experimentelle Durdifiihruiig der Untersudiungcn danken wir Frl.SoNjA KoHLER und Ffl. KARIN HANDT.

Literaturverzeidinis

H., O. SASSA, and T. TAMDRA, 1963: Phytotoxic metabolites of Rhizoctonia solani.Nature 200, 575.

BATEMAN, D . F., 1964a: An induced niedianism of tissue resistance to polygalacturonase inRhizoctonia-'micctcd hypocotyls of bean. Phytopatholoi;y 54, 438—445.

, 1964b: Cellulase and the Rhizoctonia disease of bean. Phytopathology 54, 1372—1377.. 1966: Hydrolytic and trans-climinativi? dL-gradation of pectic substances by extra-

cellular enzymes of Fusarium solani f. phaseoli. Phytopathology 56, 238—244., and S. V. BEER, 1965: Simultaneous production and synergistic action of oxalic acid

and polygalacturonase during pathogenesis by Sclerotium rolfsti. Phytopathology 55,204—211.

, and R. D. LUMSDEN, 1963: Relation of calcium content and nature of the poeticsubstances in hean hypocotyls of different ages to susceptibility to an isolate ofRhizoctonia solani. Phytopathology 55, 734—738.

HANCOCK, J. G., and R. L. MILLAR, 1965: Relative importance of polygahcturonatc trans-eliminaso and other pectolytic enzymes in southern anthracnose, spring bladt stem.and Stcmphylium leaf spot of alfalfa. Phytopathology 55, 346—355.

KERR, A., 1956: Some interactions between plant roots and pathogenic soil fungi. Austral.J. biol. Sci. 9, 45—52.

KING, N . J., 1966: The extracellular enzymes of Coniophora cerehella. Biodiem. J. 100,784—792.

KLUGE, E-, 1966: Pathogenitat gegenuber Kiefernsamlingen und Toxinbildung bei Cylindro-carpon radicicola Wr. Phytopath. Z. 55, 368—388.

Kuc, J., 1966: Resistance of plants to infectious agents. Ann. Rev. Microbiol. 20, 337—370.LYR, H. , 1959a: Die Bildung von Ektoenzynien durdi holzzerstorendo und holzbewohnende

Pilze auf versdiiedenen Niihrboden. 1. Pectin als C-Quclle. Ardi. Mikrobiol. 33, 266bis 282.

, 1959b: Die Bildung von Ektoenzymen durdi holzzerstoronde und holzbewohnendePilze auf verschiedenen Nahrboden. K. Cellulose als C-Quellc. Ardi. Mikrobiol. 34,189—203.

, 1963: Uber das Vorkommeii von Mannanase bei Pilzen. Z. allg. Mikrobioi. 3, 25—36.— ^ , und E. NOVAK. 1962: Vergleidiende Untersudiungen liber die Bitdung von Ccllulasen

und Homiccilulasen bei einigen Pilzen. Z. allg. Mikrobiol. 2, 86—98.A. A., i A. V. MELNIK, I960: Sravniteinoc izttdienie pektoliticheskidi fermentov

nekotorych vidov gribov. Trud. Inst. Biol. Mold. Fil. Akad. Nauk SSSR, 13—20.

Pathogenitat, Enzym- und Toxinproduktion bei Cyhndyocarpon radicicola 231

NouR EL DEIN, M. S., and M. S. SHARKAS, 1965: Isolation of a toxic substance from theculture filtrate of Rhizoctonia solani. Phytopath. ?.. 52, 55—58.

Pi ROMBELON, M., and G. HADLKY, 1965: Production of pectic enzymes by pathogenic andsymbiotic Rhizoctonia strains. New Phytologist 64, 144—151.

SHER-SOOD, R. T., and C. G. LiNDBtRG, 1962: Production of a phytotoxin by Rhizoctoniasolani. Phytopathology 52, 586—587.

'•^ Die Arbeit war nur im Referat zuganglich.