Changes in cell wall-bound phenolic compounds and lignin in roots of date palm cultivars differing in susceptibility to Fusarium oxysporum f. sp. albedinis

• Published in: Journal of phytopathology Vol. 148; no. 7-8; pp. 405 - 411
• Main Authors: El Modafar, C, El Boustani, E, Tantaoui, A
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford, UK Blackwell Science, Ltd 01.08.2000; Blackwell
• Subjects: Agronomy. Soil science and plant productions; Biological and medical sciences; biological resistance; cell wall components; cell walls; chemical constituents of plants; cultivars; disease resistance; Fundamental and applied biological sciences. Psychology; Fusarium oxysporum; fusarium oxysporum f.sp. albedinis; Genetics and breeding of economic plants; lignin; Pest resistance; phenolic acids; Phoenix dactylifera; Plant pathogens; roots; Varietal selection. Specialized plant breeding, plant breeding aims; Lignin; Monocotyledones; Fusarium oxysporum; Plant pathogen; Root; Host agent relation; Cell wall; Fungi; Sensitivity resistance; Phoenix dactylifera; Angiospermae; Spermatophyta; Fruit tree; Fungi Imperfecti; Palmae; Thallophyta; Cultivar
• ISSN: 0031-9481; 0931-1785; 1439-0434
• DOI: 10.1046/j.1439-0434.2000.00512.x

The roots of date palm contain four cell wall‐bound phenolic acids identified as p‐hydroxybenzoic, p‐coumaric, ferulic and sinapic acids. The ferulic acid represents the major phenolic compound since it constitutes 48.2–55.8% of cell wall‐bound phenolic acids. All these phenolic acids were present in the resistant cultivar (BSTN) and the susceptible cultivar (JHL). However, the pre‐infection contents of p‐coumaric, ferulic and sinapic acids were greater in the resistant cultivar than in the susceptible one. For the contents of p‐hydroxybenzoic acid, there was no significant difference between the resistant cultivar and the susceptible cultivar. Similarly, the pre‐infection contents of lignin were approximately equal for both cultivars. Inoculation of the date palm roots by Fusarium oxysporum f. sp. albedinis induced important modifications to the contents of the cell wall‐bound phenolic compounds and lignin, which made it possible to distinguish between resistant and susceptible cultivars. The post‐infection contents of cell wall‐bound phenolic compounds underwent a rapid and intense increase with a maximum accumulation on the tenth day for p‐hydroxybenzoic acid (1.54 μmol/g), p‐coumaric acid (2.77 μmol/g) and ferulic acid (2.64 μmol/g) and on the fifteenth day for sinapic acid (1.85 μmol/g). The maximum contents accumulated in the resistant cultivar were greater than those in the susceptible cultivar, namely, 11 times for p‐hydroxybenzoic acid, 2.6 times for p‐coumaric acid, 1.8 times for ferulic acid and 12.3 times for sinapic acid. In the susceptible cultivar, p‐coumaric acid and ferulic acid contents also increased after inoculation although they did not reach the pre‐infection contents of the resistant cultivar. The contents of p‐hydroxybenzoic acid in the susceptible cultivar roots did not present post‐infection modification and those of sinapic acid decreased instead. The lignin contents increased in both cultivars with a maximum accumulation on the fifteenth day. However, the maximum contents accumulated in the resistant cultivar roots were 1.5 times greater than those of the susceptible cultivar. These results showed clear differences between the resistant BSTN and the susceptible JHL cultivars. The implication of cell wall‐bound phenolic compounds and lignin in the resistance of date palm to F. oxysporum f. sp. albedinis appears to be dependent on the speed and intensity of their accumulation with greater contents in the first stage of infection. Zusammenfassung Die Wurzeln der Dattelpalme enthalten vier zellwandgebundene Phenolsäuren, die als p‐Hydroxybenzoesäure, p‐Cumarsäure, Ferulasäure und Sinapinsäure identifiziert wurden. Ferulasäure ist die wichtigste phenolische Verbindung, denn sie stellt 48,2 bi 55,8% der zellwandgebundenen Phenolsäuren. Alle vier Phenolsäuren waren in der resistenten Sorte BSTN und in der anfälligen Sorte JHL vorhanden. Die Gehalte an p‐Cumarsäure, Ferulasäure und Sinapinsäure waren vor der Infektion bei der resistenten Sorte jedoch höher als bei der anfälligen Sorte. Hinsichtlich des Gehalts an p‐Hydroxybenzoesäure unterschieden sich die resistente und die anfällige Sorte nicht signifikant voneinander. Auch die Ligningehalte vor der Infektion waren bei beiden Sorten ungefähr gleich. Die Inokulation von Dattelpalmenwurzeln mit Fusarium oxysporum f. sp. albedinis induziert wichtige Änderungen der Gehalte an zellwandgebundenen phenolischen Verbindungen und Lignin, was eine Unterscheidung resistenter von anfälligen Sorten ermöglicht. Nach der Infektion nehmen die Gehalte an zellwandgebundenen phenolischen Verbindungen rasch und erheblich zu, mit maximaler Akkumulation am 10. Tag bei p‐Hydroxybenzoesäure (1,54 μmol/g), p‐Cumarsäure (2,77 μmol/g) und Ferulasäure (2,64 μmol/g) sowie am 15. Tag bei Sinapinsäure (1,85 μmol/g). Die in der resistenten Sorte akkumulierten maximalen Gehalte waren höher als die maximalen Gehalte der anfälligen Sorte – um das Elffache bei p‐Hydroxybenzoesäure, das 2,6‐fache bei p‐Cumarsäure, das 1,8‐fache bei Ferulasäure und das 2,3‐fache bei Sinapinsäure. Bei der anfälligen Sorte steigen die Gehalte an p‐Cumarsäure und Ferulasäure nach der Inokulation ebenfalls an, bleiben aber niedriger als die Werte der resistenten Sorte vor der Infektion. Der p‐Hydroxybenzoesäuregehalt in den Wurzeln der anfälligen Sorte ist nach der Infektion nicht verändert, und der Sinapinsäuregehalt nimmt ab. Der Ligningehalt steigt bei beiden Sorten, mit maximaler Akkumulation am 15. Tag. Der maximale Gehalt in den Wurzeln der resistenten Sorte war jedoch 1,5‐mal höher als bei der anfälligen Sorte. Diese Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede zwischen der resistenten Sorte (BSTN) und der anfälligen Sorte (JHL). Die Bedeutung der zellwandgebundenen phenolischen Verbindungen und des Lignins für die Resistenz der Dattelpalme gegen F. oxysporum f. sp. albedinis scheint von der Geschwindigkeit und der Intensität der Akkumulation abzuhängen, wobei die Gehalte im ersten Stadium der Infektion höher sind.