Charlotte A. Swertz MORPHOLOGY of GERMLINGS of UREDINIOSPORES and ITS VALUE for the IDENTIFICATION and CLASSIFICATION of GRASS R
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
Charlotte A. Swertz MORPHOLOGY OF GERMLINGS OF UREDINIOSPORES AND ITS VALUE FOR THE IDENTIFICATION AND CLASSIFICATION OF GRASS RUST FUNGI CENTRALE LANDBOUWCATALOGUS 0000 0574 1844 Promotondr. ir. J. E. Parlevliet, Hoogleraar plantenveredeling Co-promotor:dr. ir. R. E. Niks Universitair docent plantenveredeling fj I' - - \ Charlotte A. Swertz MORPHOLOGY OF GERMLINGS OF UREDINIOSPORES AND ITS VALUE FOR THE IDENTIFICATION AND CLASSIFICATION OF GRASS RUST FUNGI Proefschrift ter verkrijging van de graad van doctor in de landbouw- en milieuwetenschappen op gezag van de rector magnificus, dr. C. M. Karssen, in het openbaar te verdedigen op donderdag 16jun i 1994 des namiddags te half twee in de Aula van de Landbouwuniversiteit te Wageningen O CANDBOUWUNIV WAGEN1NGE M IWO The investigations were supported by the Foundation for Biological Research (BION), which is subsidized by the Netherlands Organization for Scientific Research (NWO). /J^O^Ol( />% Stellingen 1. De overeenkomsten in morfologie van de infectiestructuren en in isozym- bandenpatronen tussen roestschimmels voorkomend op tarwes (Triticum spp.) en Aegiiops squarrosa en op kweekgras (Agropyronrepens) en Hordeum jubatum suggereren dat beide kenmerken specifiek zijn voor een roestsoort en niet voor de waard waarop de roest gevonden wordt. 2. Kenmerken van uredinia en urediniosporen worden sterker door milieu- omstandigheden beïnvloed dan de kenmerken van de infectiestructuren ontstaan uit de urediniosporen. 3. Gezien de morfologische, biologische en biochemische overeenkomsten tussen Puccinia hordei en C/romvces-roesten voorkomend op gerst, is het juister deze roesten in één soort onder te brengen. 4. Een volledige referentie-collectie van roestschimmels bestaat uit een preparatendoos met daarin stukjes gekleurd blad. 5. Een bijzondere roestschimmel vindj e pas alsj e de moed hebt opgegeven. 6. De hoge populariteit van biotechnologisch onderzoek mag niet ten koste gaan van klassiek taxonomisch onderzoek. L. Fresco, NRC-Handelsblad, 10-3-94. 7. Vanuit een botanisch standpunt kan de aanleg van de Betuwelijn aantrekkelijk zijn. Koster, A. 1987. Notitie no. 14. Adviesgroep Vegetatiebeheer Wageningen. 8. Militaire ingrepen van buitenaf kunnen geen oplossingen brengen in burgeroorlogen. 9. Het isjuiste r het Nationale Ballet het Amsterdams Ballet te noemen. 10. Positieve discriminatie in sollicitatie-procedures is een belediging voor de vrouw. 11. De mededeling op pakken Hagelslag: 'doordat nu ook het tuitje van karton is, kun je het pak bij het oud papier zetten' wekt de indruk dat de producent niet vermoedt dat de consument in staat is een metalen tuitje te verwijderen. 12. Een roestende vogel is beter af dan een roestende plant. Stellingen behorende bij het proefschrift 'Morphology of germlings of urediniospores and its value for the identification and classification of grass rust fungi' Charlotte Swertz Wageningen, 16jun i 1994 M/U0$2öl, /Vfc. ADDENDUM De publicatie van dit proefschrift is gedeeltelijk gefinancieerd door het LEB-fonds (Stichting 'Fonds Landbouw Export Bureau 1916/1918'). Aan mijn ouders VOORWOORD Het isa l weer bijna 5jaa r geleden dat iko pd evakgroe p Plantenveredeling van de Landbouwuniversiteit Wageningen ben begonnen aan een onderzoek aan roestschimmelsva ngrasse n engranen . Gedurendedez evijfjaa r hebi knie tvoortduren d op Plantenveredeling achter een microscoop, computer of ziek plantje gezeten, maar ik heb ook vele verzamelreizen en werkbezoeken aan andere landen en instituten gebracht. Ik wil graag mijn promotor, J. E. Parlevliet, en co-promotor, Rients Niks, bedankenvoo rhe tfei tda tz emi jvoo rdez eafwisselend e OIO-plaatshebbe n uitgekozen. Hunbegeleidin g en kritisch commentaar opmij n manuscripten zijn voor mij waardevol geweest om tot een afronding van dit onderzoek te komen. Ook wil ik mijn collega's op de vakgroep bedanken voor de prettige werksfeer. Tevens wil ik op deze plek BION (nu LSW) en NWO bedanken, die mij door het verstrekken van reisbeurzen in staathebbe n gesteld zovee l reizen te maken, reizen waardoor ik mijn kennis en inzicht in de roestschimmels heb vergroot en mijn roestverzameling heb uit gebreid. De gemaakte reizen waren niet alleen wetenschappelijk maar ook cultureel interessant, omdat ikbezoeke n heb gebracht aano.a . Tsjechië (voor ènn ad eFluwele n Revolutie), de Verenigde Staten en Canada, Schotland, Duitsland en Israël. Het ontmoeten van mensen uitzovee lverschillend e culturen enlande n hebi kal see n unieke en belangrijke levenservaring opgevat. Vooral het werkbezoek aan Noord Amerika in de zomer van 1991, een busrondreis om roest te verzamelen door Tsjechië met Dr. Markovâi n september 1990e nee n roest-verzameltripove rd eGola n hoogte, Israël, in mei 1992 met Yehoshua Anikster hebben grote indruk op mij gemaakt. Belangrijk voorhe tverzamele n vanroeste n uitde nvreemd ewa she tcontac tme t ing. J. H. J. Heres van de Plantenziektenkundige Dienst, Wageningen. Hij stelde mij steeds zo snel mogelijk op de hoogte van het quarantaine-niveau voor het werken met deverzameld e roestschimmels. Dit wasbelangrij k wegens debeperkt e kiemkracht van het verzameld materiaal. Hiervoor mijn dank. De eerstejare n van mijn onderzoek had ik tijdens het verzamelen van roesten vaak de hulp van Fien Dekens. Fien, je was niet alleen tijdens het verzamelen van roesten, maar ook bij het praktische werk op de vakgroep een grote steun voor mij. Eddy Weeda wil ikbedanke n voor zijn inzet bij het zoeken naar bruine roesten op dravik-soorten, veldgerst engrot evossestaart . Van delaatst e roest hebben we zelfs het aeciosporenstadium op scherpe boterbloem gevonden! Ook mijn kamergenoten, Herman van Eek, Ronald Hutten en Anja Kuipers, verrasten mij met roestschimmels na een congres in Schotland. Theo Jacobs, jouw verzamelingen van roesten (en suikerzakjes) hebben ookee nbijdrag e geleverd aan deuitgebreidhei d van het materiaal wat ik heb kunnen bestuderen. Daarnaast was en ben je een heel gezellige collega en vriend! Wanneer ikplantje s had uitgegraven voorverde r onderzoek werden zei nd eka s door Rick Lubbers verder verzorgd. Ook zorgde Rick, alleen of samen met een of meerdere studenten, voor een brok gezelligheid op het Botanisch Lab. Bij depraktisch e en technische aspecten van deisozymelectrofores e heb ikvee l hulp gehad van Luuk Suurs. Luuk, ik ben je zeer erkentelijk voor je inzet en deskundigheid. Ophe t Centraalbureau voor Schimmelcultures in Delft hebik , metd ehul pva n Teun Boekhout, deDNA-inhou dva nd ekerne n vanurediniospore n vanenkel eroesttax a bepaald. Teun, de gastvrijheid van het CBS,j e hulp bij het microsopisch werk, en je kritisch doornemen van mijn manuscripten heb ik zeer gewaardeerd. Omdat ik steeds enige dagen achter elkaar in Delft metingen verrichtte, was ik erg blij met de mogelijkheid ombi j mijn broer Ottoi n Den Haag tekunne n overnachten. Otto,j e hebt me een boel gereis bespaard! Tenslotte wil ik Dirk Jan en mijn ouders bedanken. Dirk Jan, het werk met de schlemieltjes ziterop !Jou w statistische steune n inzeti n delaatst ejare n van mijn OIO- schap is erg belangrijk voor mij geweest. Ik hoop voortaan tijdens vakanties minder naar zieke grasjes te kijken. Mijn ouders hebben mij tijdens mijn studie en OIO-schap steeds in alles gesteund. Gezamenlijk een dagje naar de boer in 't Goy (Houten) was van jongsaf aan al een uitje. Nu konden we ook nog een weekendje naar Limburg of een weekje naar de Forez, Massif Central, Frankrijk, om roest te verzamelen. Ik ben heel blij dat we samen deze tripjes hebben kunnen maken, en dat deze ook nog een belangrijke bijdrage hebben geleverd aan dit boek. CONTENTS Terminology and abbreviations Abstract 1 1 General introduction 2 2 Morphological characters of uredinia and telia 7 3 The development of infection structures inhos t and non-host plants 17 4 Germling morphology of selected rust fungi 24 Material and methods 24 4.1 Pucciniacoronata 25 4.2 Pucciniagraminis 31 4.3 Pucciniabrachypodii 39 4.4 Pucciniarecondita 49 4.5 Puccinia hordeian d Uromyces species on barley 64 5 Evaluation of morphological characters of infection structures of urediniospore germlings 72 5.1 The value of morphological characters of urediniospore germlings for taxonomy 72 5.2 Evaluation of methods for the microscopic examination of urediniospore germlings81 6 The value of nuclear DNA content and isozyme banding patterns for taxonomie purposes 86 6.1 Nuclear DNA content of urediniospores 86 6.2 Isozyme electrophoresis of urediniospores 91 7 General discussion 107 8 Key to species studied 119 Acknowledgements 123 References 124 Appendix - collections studied 136 Pucciniacoronata 136 Puccinia graminis 138 Puccinia brachypodii 140 Puccinia recondita 142 Puccinia hordei 147 Puccinia striiformis 148 Index 149 Samenvatting 153 Curriculum vitae 157 Studies in Mycology ISSN 0166-0616 Stud. Mycol. 36 - ISBN 90-70351-24-2 SISO58 7 UDC 582.27.3 © Centraalbureau voor Schimmelcultures, 1994. No part of thisjourna l may be reproduced in any form, by print, microfilm or any other means without written permission from the publisher. The contributions published in this series are refereed by independent external specialists. The present number has been edited by W. Gams. TERMINOLOGY AND ABBREVIATIONS Germling morphology SSV = substomatal vesicle PIH = primary infection hypha HMC = haustorial mother cell SIH = secondary infection hyphae arising from the substomatal vesicle SH = secondary hyphae arising at the SSV-side of the HMC-septum SH-ADD = secondary hyphae arising along theprimar y infection hypha Orientation: