MARTE MARIO e VITTORIO RAGGI
Istituto di Patologia vegetale - Università di Perugia, Borgo XX Giugno, 74, I-06100 Perugia.

Uno degli eventi più precoci e significativi nel processo infettivo di molti funghi fitopatogeni, uredinali ed erisifali inclusi, è l’adesione di spore (o conidi) e tubuli germinativi alla superficie dell’ospite. L’adesione, che può risultare determinante per la riuscita dell’infezione, è principalmente mediata da sostanze prodotte dal fungo — tra cui cutinasi, altre esterasi, polisaccaridi e proteine della matrice extracellulare — e dipende anche dal grado di idrofobicità della parete fungina e della superficie della pianta. L’adesione alla cuticola permetterebbe al tubulo germinativo di percepire segnali dell’ospite, topografici o chimici, che ne orientano e/o ne stimolano lo sviluppo e inducono la differenziazione dell’appressorio. Le strutture d’infezione prodotte dagli uredinali all’interno dei tessuti della pianta (vescicole intraepidermiche o ipostomatiche e ife d’infezione) mostrano, rispetto al tubulo germinativo e all’appressorio, modificazioni nella composizione delle pareti cellulari, con mascheramento o deacetilazione della chitina, che probabilmente riducono le possibilità di riconoscimento del fungo da parte dell’ospite; le stesse strutture presentano, inoltre, caratteri citologici e citochimici che fanno supporre adattamenti metabolici indotti nel patogeno dal nuovo ambiente e dal passaggio alla fase di sviluppo biotrofico. Segnali specifici della pianta sembrano necessari anche per la differenziazione, nei tessuti invasi, di strutture infettive chiave, come la cellula madre dell’austorio. La formazione dell’austorio stesso viene poi considerata un altro stadio dell’infezione propizio per il riconoscimento del patogeno, specialmente nel caso di resistenza razza specifica. Il corpo dell’austorio pienamente sviluppato è avvolto da una matrice extraaustoriale, cioè da uno strato di aspetto variabile posto a contatto con la parete fungina e delimitato esternamente dalla membrana extraaustoriale (plasmalemma dell’ospite invaginato dall’austorio). Tale membrana appare priva di attività ATPasica e aderisce al collo dell’austorio in corrispondenza di una particolare regione che, nel caso di uredinali in fase dicariotica (austori D) e di erisifali, coincide con la cosiddetta banda anulare del collo. Poiché la banda anulare costituisce verosimilmente una barriera al flusso apoplastico, le sostanze nutritive elaborate dall’ospite possono entrare nell’austorio solo attraverso la membrana extraaustoriale, che è semipermeabile. Secondo l’ipotesi più accreditata, il trasporto di soluti dal citoplasma ospite alla matrice extraaustoriale si originerebbe per effetto di un appaiamento funzionale tra cellula invasa e austorio, dovuto I) ad alcune delle caratteristiche del complesso austoriale, come la presenza della banda anulare del collo e il ridotto controllo che la membrana extraaustoriale esercita sul trasporto, II) al fatto che le pompe ATPasiche del plasmalemma non invaginato dell’ospite agiscono presumibilmente in sinergismo con quelle del plasmalemma dell’austorio. Si ritiene che gli austori di uredinali nella fase monocariotica (austori M) siano meno efficienti nell’assorbire sostanze nutritive poiché non hanno la banda anulare del collo e attorno ad essi almeno una porzione della membrana extraaustoriale presenta attività ATPasica. In combinazioni compatibili, sia nelle ruggini che negli oidi, la cellula invasa da austori mostra una serie di alterazioni citologiche e citochimiche, le quali iniziano normalmente a manifestarsi prima della penetrazione. Tra le più significative ricordiamo: precoci modificazioni del citoscheletro e comparsa di aggregati citoplasmatici, aloni parietali e papille in corrispondenza dell’area di penetrazione; addensamento e riorganizzazione di endomembrane attorno all’austorio, le quali non di rado appaiono in continuità con la membrana extraaustoriale (configurando un’altra possibile via di trasferimento di sostanze alla matrice extraaustoriale); intensificazione di processi di endocitosi ed esocitosi, i secondi probabilmente connessi con la formazione del complesso austoriale; stretta associazione tra nucleo e austorio, affollamento di organiti attorno a quest’ultimo e varie anomalie del nucleo e di diversi organiti, correlabili con attivazioni e deviazioni metaboliche. Nelle tarde fasi dell’infezione e specialmente dopo la sporulazione del fungo, quando la compatibilità tra i due organismi tende a diminuire, le cellule ospiti della zona infetta, invase o no da austori, manifestano segni di degenerazione, collassano e muoiono.
Parole chiave: Funghi biotrofi, Strutture d’infezione, Citologia e fisiologia, Assorbimento austoriale, alterazioni citologiche e citochimiche

Host-parasite relationships in rusts and powdery mildews. I. Cytological aspects.

The adhesion of spores (or conidia) and germ tubes to the host surface is an important early event in the infection process of plant pathogenic fungi, including rust and powdery mildew agents. Adhesion, which may determine the success of infection, is mainly mediated by fungus-produced substances such as cutinases and other esterases, polysaccharides and proteins contained in the extracellular matrix. Hydrophobicity of the fungus and plant surfaces may also affect adhesion. A tight attachment to the plant cuticle would allow the germ tube to sense host topographical or chemical signals which orientate and/or stimulate tube growth and induce appressorium differentiation. Infection structures formed by rust fungi inside plant tissues (substomatal or intraepidermal vesicles and infection hyphae) differ from germ tubes and appressoria in their cell wall composition, as they usually display chitin masking or deacetylation, which probably reduces the possibility of the fungus being recognized by the host. The cytological and cytochemical features of these structures suggest a metabolic adaptation of the parasite to the plant inner tissue environment and the biotrophic growth phase. Specific host signals also seem to be required for the differentiation of internal infective structures such as the haustorium mother cell. Haustorium formation is thought to be another infection stage that favours pathogen recognition by the plant, particularly in race-specific resistance. An extrahaustorial matrix, a layer of variable aspect deposited on the haustorium wall and externally delimited by the extrahaustorial membrane (host plasmalemma invaginated by the haustorium), surrounds the body of fully developed haustoria. The extrahaustorial membrane seems to lack ATPase activity and adheres tightly to the haustorium neck in a special region which, in haustoria of powdery mildews and dikaryotic stages of rust fungi (D-haustoria), coincides with the so called neck ring (or neckband). Since the neck ring likely acts as a barrier to the apoplastic flow, nutrients from the host can presumably reach the haustorium only by crossing the semi-permeable extrahaustorial membrane. The prevailing hypothesis holds that the transport of solutes across the membrane towards the extrahaustorial matrix is the result of functional coupling of the host cell and the haustorium due to (i) certain characteristics of the haustorial complex — presence of the neck ring and reduced transport control by the extrahaustorial membrane, (ii) the activity of ATPase pumps in the host non-invaginated plasmalemma which work in concert with those in the haustorium plasmalemma. Because haustoria of monokaryotic stages of rust fungi (M-haustoria) lack the neck ring and exhibit ATPase activity on at least a portion of the extrahaustorial membrane, their nutrient uptake is probably less efficient than that of other haustoria. Invaded host cells in both rusts and powdery mildews (compatible interactions), manifest a series of cytological and cytochemical responses that are usually triggered before the wall is penetrated, the most important being (a) early cytoskeleton modifications and formation of cytoplasmic aggregates, cell wall haloes and papillae at the penetration sites, (b) concentration and reorganisation of host endomembranes around the haustorium, frequently continuity between these membranes and the extrahaustorial membrane, which may represent another route for transferring nutrients to the extrahaustorial matrix, (c) activation of endocytotic and exocytotic processes, the second probably contributes to the development of the haustorial complex, (d) close association of the host nucleus and the haustorium, clustering of organelles around the haustorium and nuclear and organelle alterations suggestive of metabolic activation and deviations. In the later phases of infection, especially after fungus sporulation, when the plant-parasite compatibility tends to decrease, whether they are invaded or not, host cells of the infected zones show signs of degeneration, collapse and eventually die.
Key words: Biotrophic fungi, Infective structures, Cytology and physiology, Haustorial nutrient uptake, Cytological and cytochemical changes.

LAURA MUGNAI, EMANUELA BERTELLI, GIUSEPPE SURICO e ELISA BRUNO.
Istituto di Patologia e Zoologia forestale e agraria, Università, P.le delle Cascine, 28, I-50144 Firenze

È stato misurato l’accrescimento di sei funghi associati al "mal dell’esca" della vite (Phellinus igniarius, Stereum hirsutum, Acremonium berkeleyanum, Phaeoacremonium aleophilum, Phaeoacremonium chlamydosporum ed Eutypa lata) in presenza di sei diverse sostanze fenoliche (acido caffeico, acido gallico, acido siringico, acido vanillico, catechina e quercitina) a diverse concentrazioni (0,1, 0,5, 1, 2,5, 5 e 10 g/l di substrato). Dei funghi saggiati, P. igniarius e S. hirsutum vengono normalmente considerati responsabili diretti della "carie del legno", mentre per gli altri 4 è stato ipotizzato un ruolo di precursori nello sviluppo della malattia. I risultati ottenuti hanno indicato che, nel complesso, P. chlamydosporum, P. aleophilum, A. berkeleyanum ed E. lata tollerano meglio di P. igniarius e S. hirsutum la presenza di fenoli nel substrato di accrescimento. Inoltre, quando nel substrato contenente acido gallico viene fatto crescere prima un fungo precursore, la crescita di P. igniarius non è più inibita né dall’acido gallico né dai suoi prodotti di trasformazione. Questi risultati sembrano indicare che P. igniarius possa trarre giovamento da una precedente colonizzazione del legno di vite da parte di altri funghi.
Parole chiave: Mal dell’esca, vite, fenoli, successione di microrganismi.

Effect of some phenolic compounds on the growth of wood-inhabiting fungi associated with "esca disease" of grapevine.

The growth of 6 fungi associated with "esca disease" of grapevines (Phellinus igniarius, Stereum hirsutum, Acremonium berkeleyanum, Phaeoacremonium aleophilum, Phaeoacremonium chlamydosporum and Eutypa lata) was studied in vitro in relation with the presence of 6 phenolic substances (caffeic acid, gallic acid, syiringic acid, vanillic acid, catechin and quercetin) at different concentrations (0,1, 0,5, 1, 2,5, 5,0 and 10 g/l). Among the fungi tested, P. igniarius and S. hirsutum are commonly considered to be the cause of wood decay, while the other four are supposed to play a role as pioneer fungi in disease development. The results obtained showed that, in the whole, the fungi P. chlamydosporum, P. aleophilum, A. berkeleyanum and E. lata are less inhibited than P. igniarius and S. hirsutum by the presence of phenols in the growth on artificial media. Moreover, when the medium containing gallic acid was pre-inoculated with a pioneer fungus, P. igniarius grew better than in the control not pre-inoculated. The results obtained seem to suggest that the colonization of grape-vine wood by pioneer fungi can help the progression of P. igniarius in the host.
Key words: "Esca disease", Grapevine, Phenols, Succession of microorganisms.

DIJANA ŠKORIC´, MLADEN KRAJACIC´ and ANA ŠARIC´
Department of Biology, Faculty of Science, University of Zagreb, Marulic´ev trg 20/II, HR-10000 Zagreb, Croatia.

Severe virus-like symptoms were recorded on pepper plants in the southern coastal region of Croatia (Dalmatia). Tomato spotted wilt Tospovirus was recognized on the basis of test plant reactions and electron microscopy. Infection by TSWV was confirmed by serological test. This is the first report on TSWV infection in this region of great importance for Croatian vegetable production.
Key words: Tomato spotted wilt, Tospovirus, Pepper.

Virus dell’avvizzimento maculato del pomodoro isolato in piante di peperone in Dalmazia.

Severi sintomi di tipo virale sono stati osservati in piante di peperone nella regione costiera meridionale della Croazia (Dalmazia). È stato identificato il virus dell’avvizzimento maculato del pomodoro (TSWV), un Tospovirus, sulla base delle risposte in piante test ed in microscopia elettronica. L’infezione da TSWV è stata confermata in saggio sierologico. Questa è la prima segnalazione di infezione da TSWV in questa regione di grande importanza per la produzione orticola croata.
Parole chiave: Virus dell’avvizzimento maculato del pomodoro, Tospovirus, Peperone.