Electron microscopic studies on the root hairs and cortex of a susceptible and a resistant variety of Brassica campestris infected with Plasmodiophora brassicae

Abstract

The cortex of the roots of a susceptible and a resistant variety ofBrassica campestris var.rapa infected with sterile resting spores ofPlasmodiophora brassicae from senescent callus was studied at a stage prior to disease symptom development. Electron micrographs show the presence of amoeboid structures within the cortical cells of the susceptible variety 10 days after inoculation. Cell wall perforations, hypertrophied host cell nuclei, nucleoli and broken tonoplasts were frequently found in the susceptible variety. It has been concluded that amoeboid structures of the parasite penetrate the cell wall and disrupt the cortical cells.

Electron micrographs of the resistant variety show the presence of zoosporangia with secondary zoospores in the root hairs nine days after inoculation. Two to four days later a large number of dead host cells can be observed in the outer cortical layer of the resistant variety, whereas no apparent changes are found in the inner cortex. The results suggest the occurrence of a hypersensitive host reaction which terminates further growth ofPlasmodiophora brassicae.

Samenvatting

Kiemplanten van een vatbare en een resistente variëteit vanBrassica campestris var.rapa werden geïnoculeerd met een suspensie van rustsporen vanPlasmodiophora brassicae. De rustsporen waren afkomstig uit verouderd ziek callusweefsel. Elektronenmicroscopisch onderzoek werd verricht aan de cortex van de hoofdwortel van vatbare planten in de periode die vooraf gaat aan de ontwikkeling van ziektesymptomen (10–13 dagen na inoculatie). Tien dagen na inoculatie werden amoebe-achtige structuren in de cortex gevonden (Fig. 1–4). Herhaaldelijk werden gaten in de celwand van de cortex gevonden (Fig. 5). De waardplantkern en kernlichaampje vertoonden een hypertrofische reactie terwijl de tonoplast vaak kapot was (Fig. 3). Deze resultaten vormen een aanwijzing dat de parasiet in de vorm van een amoebe door de celwand dringt en de celinhoud van de cortex verstoort. Dertien dagen na inoculatie werden de eerste secondaire plasmodiën in het binnenste gedeelte van de cortex of in de mergstraalcellen van de hoofdwortel gevonden (Fig. 6). Vanaf dat moment traden de typische knolvoetsymptomen op.

Uit elektronen-microscopisch onderzoek van de resistente variëteit bleek dat negen dagen na inoculatie zoösporangien en secondaire zoösporen aanwezig waren in de wortelharen van de zijwortels (Fig. 7–9). Twee tot vier dagen later werden een groot aantal dode waardplantcellen in de buitenste cortexcellen van de hoofdwortel gevonden, terwijl het binnenste gedeelte van de cortex geen veranderingen vertoonde (Fig. 10 en 11). Deze resultaten wijzen er op dat in de resistente variëteit een overgevoeligheidsreactie in de cortex opgetreden is waardoor verdere groei vanPlasmodiophora brassicae verhinderd werd.