Pectic Enzymes from Two Races of Fusarium oxysporum f. sp. ciceri. Enzyme Production in Culture and Enzymatic Activity on Isolated Chickpea Cell Walls
Authors: Perez‐Artes E. , Tena M. 
Published: April 2013

Races 0 and 5 of Fusarium oxysporum f. sp. ciceri (Foe), which induce foliar yellowing and vascular wilt in chickpea (Cicer arietinum), respectively, produced extracellular polygalacturonase (PG) and pectate lyase (PL) activities when they were cultured in a mineral medium supplemented with chickpea cell walls. PG and PL from Foc‐0 and PL from Foc‐5 behaved as endoenzymes, whereas PG from Foc‐5 was an exo‐enzyme. PG from both races had the same pH optimun (4.5). PL of Foc‐0 and Foc‐5 had an absolute Ca2+ requirement and a pH optimun of 9.5 and 10.5, respectively.

Comparisons of pectic enzyme production by Foc‐0 and Foc‐5 grown on cell walls from three chickpea cultivars showed that: 1) the amount of pectic enzymes produced by Foc‐0 was about twice than that produced by Foc‐5, 2) the time course of PG production by both Foe races was similar (maximum enzyme activity in 4‐day‐old cultures), 3) PL was co‐induced with PG in Foc‐5 cultures whereas in Foc‐0 cultures the peak of PL was delayed with respect to that of PG by 5–7 days, and 4) cell walls from the chickpea cvs. PV‐24 (susceptible to both races of Foe) and JG‐62 (resistant to Foc‐0 but susceptible to Foc‐5) allowed similar high rates of pectic enzyme synthesis by each Foe race while PG and, mainly, PL production on walls from the chickpea cv. WR‐315 (resistant to both races of Foe) was notably low.

PG and PL were able to degrade chickpea cell walls. Degradability of wall preparations without ionically bound proteins was not related to host resistance or susceptibility. In contrast, walls containing ionically bound proteins from the susceptible cv. PV‐24 were more extensively degraded by PG and PL than similar preparations from the resistant cv. WR‐315.

Pektinenzyme von zwei Fusarium oxysporum f. sp. ciceri‐Rassen. Enzymproduktion in Kultur und enzymatische Aktivität auf isolierten Kichererbsenzellwänden

Die Fusarium oxysporum f. sp. ciceri (Foc)‐Rassen 0 und 5, die eine Blattvergilbung bzw. Welke bei der Kichererbse (Cicer arietinum) verursachen, produzierten extrazelluläre Polygalacturonase‐(PG)‐ und Pektatlyase‐(PL)‐Aktivität, wenn die Pilze in einem mit kichererbsenzellwändenergänzten Mineralmedium kultiviert wurden. PG und PL von Foc‐0 und PL von Foc‐5 reagierten als Endoenzyme, PG von Foc‐5 dagegen war ein Exoenzym. Das pH‐Optimum für PG von beiden Rassen war gleich (4,5). PL von Foc‐0 und Foc‐5 hatte einen absoluten Ca2+‐Bedarf und pH‐Optima von 9,5 bzw. 10,5.

Ein Vergleich der Pektinenzymproduktion durch Foc‐0 und Foc‐5, die an Zellwänden von drei Kichererbsensorten kultiviert worden waren, zeigte daß: 1) Foc‐0 ungefähr doppelt so viel Pektinenzym als Foc‐5 bildete, 2) der Zeitverlauf der PG‐Produktion in beiden Rassen ähnlich war, maximale Enzymaktivität wurde in 4 Tage alten Kulturen gemessen, 3) in Foc‐5‐Kulturen wurde die PL‐ und PG‐Produktion durch den gleichen Reiz induziert, in Foc‐0‐Kulturen wurde dagegen die höchste PL‐Aktivität erst 5–7 Tage nach der des PGs gemessen, und 4) Zellwände der Kichererbsensorten PV‐24 (anfällig gegen beide Foc‐Rassen) und JG‐62 (Foc‐O‐unanfällig aber Foc‐5‐anfällig) ähnlich hohe Pektinenzymsyntheseraten in den Foc‐Rassen ermöglichten. Die Zellwände der Sorte WR‐315 (unanfällig gegen beide Foc‐Rassen) ließen nur eine begrenzte Enzymproduktion zu, die bei der PL‐Produktion besonders deutlich ausgeprägt war.

PG und PL konnten Kichererbsenzellwände abbauen. Die Abbauarbeit von Zellwandpräparaten ohne ionisch gebundene Proteine hatte mit der Wirtsresistenz bzw. ‐anfälligkeit keine Beziehung. Jedoch, Präparate von Wänden der anfälligen Sorte PV‐24, die ionisch gebundene Proteine enthielten, wurden durch PG und PL mehr abgebaut als ähnliche Präparate der unanfälligen Sorte WR‐315.