Abstract
Callose depositionwas studied in relation to the development of local lesions using various virus-host combinations.
Fluorescent spots due to callose formation at the initial sites of infection could be detected several hours before local lesions appeared in the combinationsNicotiana glutinosa — tobacco mosaic virus; ‘Samsun NN’ tobacco and ‘Pinto’ bean — tobacco mosaic virus and tobaco necrosis virus; ‘Pinto’ bean — cowpea mosaic virus. The fluorescent spots enlarged with time, and covered the lesion areas. Following the development of lesions the fluorescence decreased and was then to be seen only around the lesions. It eventually disappeared when the necrosis of cells in the lesions was complete. Strong callose fluorescence was also seen in veins near the lesions. In some cases fluorescence remained after local lesions had turned completely brown.
When ‘Samsun NN’ tobacco was studied with tomato spotted wilt, tobacco rattle and tomato black ring viruses, which produce systemic necrosis as well as local lesions on the inoculated plants, similar callose fluorescence could be detected prior to local lesion formation. Here also, the fluorescence was clear during the early stages of lesion formation and grew weaker as lesion formation progressed, though in these cases no fluorescence was seen in veins near the lesions.
The relation between callose deposition in and outside the local lesions and the restriction of virus movement from these tissues is discussed.
Samenvatting
Met behulp van fluorescentiemicroscopie werd de relatie tussen calloseafzetting en lokale-lesievorming onderzocht bij verschillende virus-waardplantcombinaties.
De combinaties tabaksmozaïekvirus (TMV) —Nicotiana glutinosa, TMV en tabaksnecrosevirus (TNV) —Nicotiana tabacum ‘Samsun NN’ enPhaseolus vulgaris ‘Pinto’, alsmede ‘cowpea’-mozaïekvirus —P. vulgaris ‘Pinto’ gaven na inoculatie van de bladeren hierop fluorescerende plekjes te zien als gevolg van callosevorming gedurende de eerste stadia van infectie. Deze plekjes konden reeds enige uren voordat lokale lesies verschenen waargenomen worden (Fig. 1, 2, 3, 9, 10, 11, 13, 17). Proeven, waarbij een deel van de epidermis vanN. glutinosa-bladeren 16–19 uur na inoculatie met TMV was verwijderd, wezen uit dat ook in dit geval fluorescerende plekjes optraden, die echter kleiner waren dan die, op de bladgedeelten die nog in het bezit waren van de epidermis (Fig. 7, 8). Bij ‘Pinto’-boon met ‘cowpea’-mozaïekvirus was alleen sterke fluorescentie te zien in de nerven op de oorspronkelijke plaats van infectie, vóór het verschijnen van de lokale lesies (Fig. 20).
Na aanvankelijke uitbreiding (Fig. 14, 15) nam het gebied van fluorescentie gedurende de verdere ontwikkeling van de lokale lesies af, was slechts zichtbaar rondom de lesies (Fig. 4, 16, 36) en verdween geheel als de necrose van de cellen in de lesies was voltooid (Fig. 5). Een uitzondering vormden ‘Samsun-NN’-tabak enN. glutinosa met TMV als met intacte bladeren werd gewerkt; in dat geval verdween de fluorescentie zelfs niet bij ouder worden van de lesies (Fig. 12). Bij laatstgenoemde combinaties werd in geval van afgeknipte bladeren bij verdere veroudering van de lesies soms opnieuw fluorescentie in het niet-necrotische, vaak vergeelde weefsel rondom de necrotische lesies waargenomen (Fig. 6).
Naast fluorescentie op de plaats van infectie was er ook sterke fluorescentie zichtbaar in de nerven in de nabijheid van de lesies (Fig. 2, 3, 4, 8, 10, 11, 20). Bij ‘Samsun NN’-tabak en ‘Pinto’-boon met TNV en TMV handhaafde de fluorescentie in de nerven zich zelfs nadat de lokale lesies volledig bruin waren geworden (Fig. 18, 19, 21, 22, 23, 36).
In ‘Samsun NN’-tabak met tomatebronsvlekkenvirus, tabaksratelvirus en zwartekringenvirus van tomaat, waarbij de planten alle tevens met systemische necrose reageren, trad er, evenals bij de eerder genoemde combinaties van slechts lokaal-reagerende planten, fluorescentie op vóór de vorming van lokale lesies (Fig. 24, 28, 31). Ook in deze gevallen nam de fluorescentie af naarmate de lesies zich ontwikkelden (met uitzondering van de combinaties met tomatebronsvlekkenvirus en zwarte-kringenvirus van tomaat, waarbij sterke fluorescentie werd waargenomen rondom de necrotische weefsels (Fig. 26, 27, 29, 30), maar niet in de nerven (Fig. 25, 26, 27, 29, 30, 32).
BijPetunia, die ongeveer 40 uur na inoculatie met tomatebronsvlekkenvirus lokale lesies geeft, bleef fluorescentie in de lesie bestaan en na 4 dagen was deze zelfs sterker in de nerven in de nabijheid van de lesies (Fig. 33).
Om er zeker van te zijn dat het de callose rondom de lesies is die fluoresceert, werden bladmonsters vanN. glutinosa met TMV behandeld met zymolyase (β-1,3-glucan hydrolase). De fluorescentie in dwarsdoorsneden van bladstelen van gezondeN. glutinosa (Fig. 34) verdween door behandeling met de enzymoplossing (Fig. 35). Fluorescentie rondom de lesies, gevormd op ‘Samsun NN’-tabak, 40 uur na inoculatie met TMV (Fig. 36) verdween eveneens na behandeling met het enzym (Fig. 37).
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
Dijkstra, J., 1962. On the early stages of infection by tobacco mosaic virus inNicotiana glutinosa L. Virology 18:142–143.
Esau, K., 1967. Anatomy of plant virus infections. A. Rev. Phytopath. 5:45–76.
Faulkner, G., Kimmins, W. C. & Brown, R. G., 1973. The use of fluorochromes for the identification of β (1←3) glucans. Can. J. Bot. 51:1503–1504.
Hiruki, C. & Tu, J. C., 1972. Light and electron microscopy of potato virus M lesions and marginal tissue in ‘Red Kidney’ bean. Phytopathology 62:77–85.
Kimmins, W. C., 1969. Isolation of a virus inhibitor from plants with localized infections. Can. J. Bot. 47:1879–1886.
Kitamura, K. & Yamamoto, Y., 1972. Purification and properties of an enzyme, zymolyase, which lyses viable yeast cells. Archs Biochem. Biophys. 153:403–406.
Loebenstein, G. & Ross, A. F., 1963. An extractable agent, induced in uninfected tissues by localized virus infections, that interferes with infection by tobacco mosaic virus. Virology 20:507–517.
Moore, A. E. & Stone, B. A., 1972. Effect of infection with TMV and other viruses on the level of a β-1,3-glucan hydrolase in leaves ofNicotiana glutinosa. Virology 50:791–798.
Ross, A. F., 1961a. Localized acquired resistance to plant virus infections in hypersensitive hosts. Virology 14:329–339.
Ross, A. F., 1961b. Systemic acquired resistance induced by localized virus infections in plants. Virology 14:340–358.
Sela, I., Harpaz, I. & Birk, Y., 1966. Identification of the active component of an antiviral factor isolated from virus-infected plants. Virology 28:71–78.
Shimomura, T., 1972. Restriction of movement of TMV from inoculated leaf to stem in local lesion host. (In Japanese with English Summary.) Ann. phytopath. Soc. Jap. 38:75–80.
Simons, T. J., Israel, H. W. & Ross, A. F., 1972. Effect of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid on tobacco mosaic virus lesions in tobacco and on the fine structure of adjacent cells. Virology 48:502–515.
Spencer, D. F. & Kimmins, W. C., 1971. Ultrastructure of tobacco mosaic virus lesions and surrounding tissue inPhaseolus vulgaris var. Pinto. Can. J. Bot. 49:417–421.
Tu, J. C. & Hiruki, C., 1971. Electron microscopy of cell wall thickening in local lesions of potato virus M-infected Red Kidney bean. Phytopathology 61:862–868.
Wu, J. H., Blakely, L. M. & Dimitman, J. E., 1969. Inactivation of a host resistance mechanism as an explanation for heat activation of TMV-infected bean leaves. Virology 37:658–666.
Wu, J. H. & Dimitman, J. E., 1970. Leaf structure and callose formation as determinants of TMV movement in bean leaves as revealed by UV irradiation studies. Virology 40:820–827.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Shimomura, T., Dijkstra, J. The occurrence of callose during the process of local lesion formation. Netherlands Journal of Plant Pathology 81, 107–121 (1975). https://doi.org/10.1007/BF01999861
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01999861