The influence of iron (Fe) nutritional status on plant-pathogen interactions

Abstract

Die Pflanzennährstoffe, insbesondere Fe erscheint als Determinante der Pflanzenresistenz, da beide, der Erreger und die Wirtspflanze für Fe konkurrieren. Jedoch gab es widersprüchliche Berichte darüber, ob ein ausreichender oder mangelnder Fe-Ernährungsstatus günstiger für das Pflanzenresistenz sein. Das vorliegende Studium untersuchte die Rolle von Fe in der Pflanzenabwehr in der Mais-Colletotrichum graminicola und Arabidopsis-Colletotrichum higginsianum Pathosystemen. Fe-ausreichende Mais und Arabidopsis waren toleranter als Fe mangelnden Pflanzen gegenüber Colletotrichum. Dies zeigt, dass Fe spielt eine positive Rolle in der Pflanzenabwehr. Eine starke zeitliche und räumliche Koinzidenz zwischen H2O2 Produktion und Fe-Anwerbung an den Ort der Infektion führt zu dem Abschluss, dass das verzögert und weniger intensive Rekrutierung von Fe in Fe-mangelnde Blätter bei früher Pilzwachstumsphase war eine der Hauptursachen für einen schwächeren oxydativen Aufplatzen und daher erlaubt schnellere Entwicklung und Progression von Pilz in die nekrotrophe Phase. Zum Schluss zeigte die Untersuchung mit den transgenen Arabidopsis Linien, dass die Fe-Homöostasesgenen die Pflanzenabwehr gegen Krankheitserreger beeinflussen können.

The plant nutrients in particular Fe appears as a determinant of plant resistance as both, the pathogen and the host compete for Fe. However, there have been contradictory reports on whether a Fe-sufficient or Fe-deficient nutritional status of the plant is more beneficial for plant resistance. The present study investigated the role of Fe in plant defense in the maize-Colletotrichum graminicola and Arabidopsis-Colletotrichum higginsianum pathosystems. Fe-sufficient maize and Arabidopsis plants were more tolerant to Colletotrichum than Fe-deficient plants, indicating that Fe plays a positive role in plant defense. A strong temporal and spatial coincidence between H2O2 production and Fe recruitment to the infection site leads to the conclusion that in Fe-deficient leaves the delayed and less intense recruitment of Fe at early fungal growth stages was a major cause for a weaker oxidative burst, and hence, allowed more rapid fungal development and progression to the necrotrophic phase. Finally, the study using transgenic Arabidopsis lines showed that plant Fe homeostasis-related genes can influence the plant defense against pathogens.