Extracellular sheath formation by Sphaeropsis hypodermia and association with its infection in elm trees Formation de couches extracellulaires par le Sphaeropsis hypodermia et lien avec l'invasion de celui-ci dans l'orme

Abstract

Sphaeropsis hypodermia, isolated from a cankered American elm branch, was grown on agar medium (PDA), on autoclaved wiping paper (Kimwipes), and American elm (Ulmus americana) wood chips, or inoculated into greenhouse-grown American elm saplings. Samples from each treatment were double-fixed with glutaraldehyde and osmium tetroxide and examined with the light and the transmission electron microscopes. Ultrastructurally, the hyphae on PDA and inert substrates appeared surrounded by large extracellular sheaths which were delimited by rigid opaque bands of various thicknesses. The sheaths extended appreciable distances from the fungal cells, as evidenced by their adherence to rigid substrates. Individual or aggregated opaque bodies, even as large masses on elm wood chips, were the main components of the sheath. This opaque material was often associated with penetration and ruptures of the wood cells. Inoculated into elm trees, the fungus rapidly caused pronounced alterations of cambial tissues and colonized the adjoining bark and xylem cells. The prominent penetration and breakdown of the inner and outer bark cells by the fungus were associated with opaque material, particularly in cortical fibres. The material was structurally similar to the sheath formed on the rigid sterilized substrates. In the xylem, only the walls of the recently deposited cells were visibly altered, and although mature fibres were generally colonized, the passage of the fungus from one fibre to another was rarely observed, contrary to the passage from vessel and ray cells to adjoining cells. In that instance, only bands of opaque material present in the walls of fibres were connected with fungal cells in their lumen. In the inner bark and cambial regions, cell hypertrophy and hyperplasia occurred next to host walls that were altered and contained similar opaque material. The extracellular sheath of S. hypodermia under in vitro conditions and the opaque material associated with host wall alterations in vivo are considered to be analogous.

Résumé

Nous avons observé le mode de développement de Sphaeropsis hypodermia (isolé d'une branche d'orme (Ulmus americana) atteinte d'un chancre) dans les milieux suivants : un milieu gélosé (PDA), un tissu essuie-tout (Kimwipes), des blocs de bois d'orme stérilisés à l'autoclave, et des ormes d'Amérique inoculés en serre. Des échantillons de chaque substrat ont été fixés pour les observations en microscopie photonique et en microscopie électronique avec du glutaraldéhyde et du tétroxyde d'osmium. Observés en microscopie électronique, les hyphes accolés au substrat étaient entourés d'une épaisse couche extracellulaire devenant circonscrite par des bandes rigides et contenant des corps opaques simples ou agrégés, ou des masses de matière opaque plus volumineuses dans le cas des blocs de bois d'orme. Sur celui-ci et sur le tissu Kimwipes, la couche extracellulaire s'étendait sur une distance appréciable, loin des cellules fongiques, et avait également pénétré les parois de cellules de parenchyme et des fibres, selon le cas. Dans les ormes inoculés, le champignon a rapidement produit des dommages notables dans les tissus du cambium et colonisé abondamment les régions de l'écorce et du xylème avoisinantes. La pénétration et la dégradation des parois cellulaires de l'écorce étaient marquées, en relation également avec de la matière opaque entourant les cellules du champignon. Cette matière ressemblait à celle liée aux cellules fongiques sur les milieux stérilisés. Bien que les cellules du xylème étaient généralement colonisées, des altérations pariétales n'étaient apparentes que dans les cellules récemment formées. En outre, le passage du champignon d'une cellule à l'autre à travers les parois n'a été observé que dans le cas des éléments de vaisseaux et des cellules de rayon. Concernant les fibres, seule y était visible une bande de matière filamenteuse dans les parois et liant les cellules fongiques présentes dans la lumière de ces fibres. En réponse à la dégradation de parois cellulaires liée à de la matière opaque, l'hypertrophie et l'hyperplasie des cellules du cambium et de l'écorce interne ont été observées, liées possiblement à la formation d'une barrière de protection. On discute du rôle possible de la couche extracellulaire des cellules fongiques in vivo et in vitro.