Detection and localization of the endophyte Undifilum oxytropis in locoweed tissues

Poisoning of livestock owing to grazing on locoweeds results in significant economic losses in the western United States. Some Oxytropis spp. locoweeds contain a seed-transmitted endophytic fungus, Undifilum oxytropis, which produces the toxic alkaloid swainsonine. We sought to localize and characterize growth patterns of the fungus within leaves and petioles of Oxytropis lambertii Pursh and Oxytropis sericea Nutt. to help define the types of interactions between the fungus and its hosts. Vegetative hyphae were observed within locoweed tissues using integrated imaging. Topographical images from scanning electron microscopy revealed the presence of the endophyte in the pith tissue of petioles. The fungus was identified between plant cells but did not appear to penetrate host cells. Transmission electron microscopy images of thin sections revealed that hyphae were closely associated with host cell walls. Oxytropis sericea was innoculated with green fluorescent protein-transformed U. oxytropis and observed by confocal microscopy, confirming the presence of the endophyte hyphae in leaves and petioles. The fungus was identified only in the pith of petioles using fluorescence and in the vascular bundle throughout extracellular spaces in leaves. These results revealed no signs of a pathogenic interaction between plant and fungus and support the hypothesis of a mutualistic or commensal relationship. Resume : Le locoisme, empoisonnement du betail qui broute les Oxytropis, occasionne d'importantes pertes economiques dans l'ouest des Etats-Unis. Certains Oxytropis contiennent un champignon endophyte transmis par la graines, l'Undifilum oxytropis, produisant l'alcaloide toxique swainsonine. Les auteurs ont cherche alocaliser et acaracteriser le patron de croissance du champignon dans les feuilles et les petioles des Oxytropis lambertii Pursh et Oxytropis sericea Nutt. afin de pouvoir definir les types d'interactions entre le champignon et ses hotes. Ils ont observe les hyphes vegetatifs dans les tissus des oxytropis al'aide de l'imagerie integree. Les images topographiques obtenues en microscopie electronique par balayage revelent la presence de l'endophyte dans les tissus de la moelle des petioles. Ils ont identifie le champignon entre les cellules de la plante, mais il ne semble pas penetrer les cellules. La microscopie electronique par balayage de sections minces montre une etroite association entre les hyphes et les parois cellulaires des cellule hotes. Les auteurs ont utilise les proteines transformees fluorescentes de l'U. oxytropis pour inoculer l'O. sericea; l'observation en microscopie confocale confirme la presence des hyphes des endophytes dans les feuilles et les petioles. Les auteurs ont identifie le champignon seulement dans la moelle des petioles en utilisant la fluorescence, ainsi que dans les faisceaux vasculaires de l'ensemble des espaces extracellulaires des feuilles. Les resultats ne montrent aucun signe d'interaction pathogene entre la plante et le champignon et supportent l'hypothese d'une relation mutualiste ou commensaliste. Mots-cles : Undifilum, locoisme, microscopie electronique, microscopie confocale. (Traduit par la Redaction)