Changes in Xanthine Oxidase Activity in Bean Leaves Induced by Uromyces phaseoli Infection

A superoxide‐producing xanthine‐oxidizing enzyme characterized by NADH‐diaphorase activity, presumably a type O xanthine oxidase (EC 1.2.3.2), was isolated and quantified after polyacrylamide disc gel electrophoresis of crude leaf extract of Phaseolus vulgaris L. This enzyme was enhanced by Uromyces phaseoli (Pers.) Wint. infection in hypersensitive leaves (cvs K.W. 765, Olathe, CSW 643 and 51051) during the first phase of host‐pathogen interaction (values around 2 times the control at 1–2 days post‐inoculation) and necrotic lesion formation (values up to 5.5 times the control in cv. K.W. 765). In contrast, there were no early increases in xanthine oxidase in susceptible cvs Golden Gate Wax, Bountiful and Pinto HI, which instead showed a considerable drop in xanthine oxidase starting A–5 days post‐inoculation, the time when subepidermic fungal stroma structure (flecks) began to differentiate in the mesophyll. This paper examines the possibility that xanthine oxidase of bean leaves, owing to its superoxide‐producing activity, may somehow be involved in the hypersensitive cell death associated to the incompatibility between Phaseolus vulgaris and Uromyces phaseoli . Zusammenfassung Veränderungen in der Xanthinoxidase‐Aktivität in Bohnenblättern induziert durch eine Uromyces phaseoli ‐lnfektion Ein superoxidproduzierendes, xanthinoxidierendes Enzym, das durch eine NADH‐Diaphorase‐Aktivität charakterisiert war, vermutlich eine Typ O‐Xanthinoxidase (EC 1.2.3.2), wurde isoliert und quantifiziert nach der Polyacrylamidelektrophorese von ungereinigten Phaseolus vulgaris L.‐Blattextrakt. Dieses Enzym wurde durch eine Uromyces phaseoli ‐lniektion von hypersensitiven Blättem (Sorten K.W. 765, Olathe, CSW 643 und 51051) während der ersten Phase der WirtPathogen‐Wechselwirkung (1–2 Tage nach der Inokulation lagen die Werte zirka doppeh so hoch wie die der Kontroiie) und der nekrotischen Läsionenbildung (Werte bis zu 5,5inal so hoch wie die der Kontrolle bei der Sone K.W. 765). Im Gegensatz dazu wurden frühe Steigerungen der Xanthin‐oxidase bei den anfälligen Sorten Golden Gate Wax, Bountiful und Pinto 111 nicht ermittelt, sondern eine erhebliche Abnahme der Xanthinoxidase 4–5 Tage nach der Inokulation festgestellt. Zur gleichen Zeit wurde eine weitere Entwicklung der subepidermalen pilzlichen Stromastruktur (als Flecken zu bezeichnen) im Mesophyll beobachtet. Diese Arbeit untersuchte die Wahrscheinlichkeit, daß es einen Zusammenhang zwischen der Xanthinoxidase in Bohnenblättern durch ihre superoxidproduzierende Aktivität, und dem hypersensitiven Zellsterben, das mit der Unverträglichkeit zwischen P. vulgaris und U. phaseoli assoziiert ist, gibt.