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Role of pathogenesis-related proteins in rhizobacteria-mediated induced systemic resistance against Colletotrichum falcatum in sugarcane / Über die Rolle der PR-Proteine bei der durch Rhizobakterien induzierten systemischen Resistenz in Zuckerrohr gegen Colletotrichum falcatum

R. Viswanathan, R. Nandakumar and R. Samiyappan
Zeitschrift für Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz / Journal of Plant Diseases and Protection
Vol. 110, No. 6 (November 2003), pp. 524-534
Published by: Verlag Eugen Ulmer KG
Stable URL: http://www.jstor.org/stable/43215546
Page Count: 11
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Role of pathogenesis-related proteins in rhizobacteria-mediated induced systemic resistance against Colletotrichum falcatum in sugarcane / Über die Rolle der PR-Proteine bei der durch Rhizobakterien induzierten systemischen Resistenz in Zuckerrohr gegen Colletotrichum falcatum
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Abstract

Rhizobacterial strains of Pseudomonas spp. from sugarcane were studied for their ability to induce systemic resistance against red rot disease caused by Colletotrichum falcatum in sugarcane stalks. Selected strains of Pseudomonas spp. were applied to the rhizosphere and the fungal inoculum was challenge inoculated at the upper internodes and nodes of cane stalks. Root treatment with bacteria reduced red rot disease development in the stalks of disease-susceptible cv. 'CoC 671'. P. putida strain KKM1 treatment enhanced PR-proteins such as chitinase and (β-1,3-glucanase activities in the stalk tissues systemically and when the pathogen was challenged, a further increase in the activity of these enzymes was recorded. Western blotting analysis revealed that rhizobacteria treatment directly induced new isoforms of chitinases. Pathogen challenge of rhizobacteria-treated canes also showed some induction of new chitinases. Chitinases from the protected stalks were purified through affinity digestion. In a microtitre-plate assay, the purified chitinases inhibited the mycelial growth of the pathogen. The Western analysis also indicated that, along with chitinases, other new PR-proteins, viz., ß-13-glucanases and thaumatin-like proteins were induced. The results indicate that rhizobacterial Pseudomonas strains may suppress red rot disease in the susceptible sugarcane cultivar, at least in part, through the induction of PR-proteins. Rhizobakterielle Stämme von Pseudomonas spp. wurden von Zuckerrohr isoliert und auf ihre Fähigkeit überprüft, systemische Resistenz gegen die durch Colletotrichum falcatum verursachte Rotfäule an Zuckerrohr zu induzieren. Nach der Applikation von ausgewählten Stämmen von Pseudomonas spp. in die Rhizosphäre erfolgte die Inokulation mit dem Pathogen an den oberen Interno,dien und Knoten der Zuckerrohrhalme. Wurzelbehandlung mit Bakterien reduzierte die Entwicklung der Rotfäule in den Halmen der anfälligen Sorte 'CoC 671'. Die Verwendung des Stammes KKM1 von P. putida förderte systemisch die Bildung von PR-Proteinen, ζ. Β. die der Chitinase und ß-l,3-Glukanase im Halmgewebe. Die zusätzliche Inokulation mit dem Pilz erhöhte die Aktivitäten der Enzyme noch weiter. Durch die western blotting Analyse konnte gezeigt werden, dass die Behandlung mit den Rhizobakterien direkt zu neuen Isoformen der Chitinase führte. Inokulation von Zuckerrohr mit dem pilzlichen Erreger nach vorheriger Behandlung mit Rhizobakterien hatte die Induktion einiger neuer Chitinasen zur Folge. Chitinasen aus solchen Halmen wurden durch Affinitätschromatographie gereinigt. In einem Mikrotiterplatten-Test hemmten die gereinigten Chitinasen das Myzelwachstum des Pathogens. Die western blotting Analyse zeigte ferner, dass neben Chitinasen noch andere neue PRProteine, nämlich ß-l,3-Glucanasen und Thaumatin-ähnliche Proteine induziert werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Pseudomonas-Sxämme in der Rhizosphäre die Rotfäule in der anfälligen Zuckerrohrsorte jedenfalls teilweise durch die Induktion von PR-Proteinen unterdrücken können.

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