The cell wall of Fomes annosus (Heterobasidion annosum) as a target for biochemical control
Authors: Flemming Sabine , Cwielong P. , Hüttermann A. 
Published: February 2014

Polyoxin‐D is a competitive inhibitor of chitin‐synthetase of Fomes annosus. Addition of Polyoxins to the culture medium of F. annosus resulted into reversible inhibition of growth at very low concentrations, without actually killing the fungus.

Polyoxin‐D inhibits at very low concentrations (20 μm) already the activity of chitin‐synthetase of Fomes annosus. The mechanism of this inhibition was determined as being competitive inhibition. The inhibitor competes with the natural substrate (Uridinediphospho‐N‐acetyl‐glucosamine) for the substrate binding site of the enzyme. The ratio between the inhibitor constant K*** and the Michaelis constant Km of the natural substrate is about 100. This value is a very good basis for long term control of the fungus in vivo.

The addition of the technical grade Polyoxin‐mixture to the culture medium of Fomes annosus resulted into inhibition of growth at the same low concentrations of the drug, too. Compared to the toxic effects of phenols on the fungus (Haars et al. 1981), Polyoxins are 100 times more efficient. The inhibition, however, is reversible, no killing of the fungus was observed at concentrations resulting into complete inhibition of growth. The addition of L‐threonine to the culture medium had no synergistic effect on the Polyoxin action.

The insecticide Dimilin which has been reported to inhibit chitin synthesis in insects (Deul et al. 1978) did not have any inhibitory effect on chitin synthetase of Fomes annosus in vitro or on growth of the fungus in vivo.

La paroi cellulaire du Fomes annosus (Heterobasidion annosum) comme cible pour la lutte biologique 2. Influence des inhibiteurs de la synthèse de la paroi cellulaire

La D‐Polyoxine inhibe djà à de très basses concentrations (20 μm) l'activité de la chitine‐synthétase du Fomes annosus. Le mécanisme de cette inhibition a été déterminé comme appartenant à une inhibition de nature compétetive. L'inhibiteur entre en compétition avec le substrat naturel (uridinediphospho‐N‐acétyl‐glucosamine) pour le locus de liaison du substrat avec l'enzyme. Le rapport entre la constante de l'inhibiteur Ki et la constante de Michaelis du substrat naturel Km est d'environ 100. Cette valeur représente une très bonne base pour une lutte à long terme contre le champignon in vivo.

L'addition du mélange de Polyoxine (au degré de pureté technique) au milieu où est cultivé le Fomes annosus a abouti à l'inhibition de sa croissance aux měmes basses concentrations du produit. Comparées aux effets toxiques des phénols sur le champignon (Haars et al. 1981), les polyoxines sont cent fois plus efficaces. L'inhibition, toutefois, est reversible, l'absence de mort du champignon ayant été constatée à des concentrations qui aboutissent à une inhibition complète de la croissance. L'addition de L‐thréonine au milieu de culture n'a pas d'effet synergique avec l'action de la Polyoxine.

L'insecticide Dimilin, dont l'action, inhibant la synthèse de la chitine chez les insectes, a été reconnue (Deul et al. 1978) n'a présenté aucun effet inhibiteur sur la chitine‐synthétase du Fomes annosus ni sur la croissance du champignon in vivo.

Die Zellwand von Fomes annosus (Heterobasidion annosum) als Ansatzpunkt für eine biochemische Bekämpfung. 2. Der Einfluß von Inhibitoren der Zellwandsynthese

Polyoxin‐D hemmt bei sehr niedrigen Konzentrationen (20 μm) die Aktivität der Chitinsynthetase von Fomes annosus. Der Mechanismus dieser Hemmung wurde als kompetitiv bestimmt. Der Inhibitor konkurriert mit dem natürlichen Substrat (Uridindiphospho‐N‐acteyl‐glucosamin) um die Substratbindungsstelle des Enzyms. Das Verhältnis von Inhibitorkonstanten Ki*** zu Michaeliskonstanten Km wurde mit 100 ermittelt. Dies ist eine gute Voraussetzung für eine langfristige Bekämpfung von Fomes annosus mit Polyoxinen.

Wurde eine Mischung von Polyoxinen (technischer Reinheitsgrad) zum Kulturmedium von Fomes annosus gegeben, so wurde ebenfalls bei sehr geringen Konzentrationen eine Hemmung des Wachstums beobachtet. Im Vergleich zu den beschriebenen Hemmeffekten von Phenolen auf Fomes annosus (H<smallcapitals>aars</smallcapitals> et al. 1981) sind Polyoxine 100‐fach wirksamer. Die Hemmung ist jedoch reversibel, auch bei Konzentrationen, die das Wachstum völlig hemmen, konnte keine Abtötung des Pilzes beobachtet werden. Die Zugabe von L‐Threonin zum Kulturmedium hatte keinen Einfluß auf die Wirkung von Polyoxinen.

Das Insektizid Dimilin, welches als Inhibitor der Chitin‐Synthese bei Insekten beschrieben worden ist (Deul et al. 1978), hatte keinen Hemmeffekt auf die Chitin‐Synthetase von Fomes annosus in vitro noch auf das Wachstum des Pilzes in vivo.