The Photoactivated Cercospora Toxin Cercosporin: Contributions to Plant Disease and Fundamental Biology

Abstract

Plant pathogenic fungi in eight genera produce light-activated perylenequinone toxins that are toxic to plants via the generation of activated oxygen species, particularly singlet oxygen. Studies on the cercosporin toxin produced by Cercospora species have documented an important role for this toxin in pathogenesis of host plants. Cercosporin-generated active oxygen species destroy the membranes of host plants, providing nutrients to support the growth of these intercellular pathogens. Resistance of Cercospora species to the toxic effects of their own toxin has allowed these organisms to be used as a model for understanding the cellular basis of resistance to singlet oxygen and to general oxidative stress. In particular, the recent discovery that pyridoxine (vitamin B6) quenches singlet oxygen has led to the understanding of a novel role for this vitamin in cells as well as the discovery of a novel pathway of biosynthesis.

Cercospora kikuchii aislada en la provincia de Santa Fe (Argentina): variabilidad genética y producción de cercosporina in vitro

“…En este trabajo, las condiciones brindadas en el laboratorio, para la producción de la toxina, fueron efectivas en la mayoría de los aislamientos regionales, pero pudieron no serlo para los otros que no produjeron. El análisis de la producción de cercosporina bajo un único conjunto de condiciones (pH, temperatura, iluminación, sustrato) no asegura la detección de todos los productores; además, la falta de la producción in vitro no puede ser tomada como evidencia definitiva de que un aislamiento no sea capaz de sintetizarla [5]. En este caso las cepas que no produjeron la toxina fueron aisladas a partir de tejido con síntomas de enfermedad por C. kikuchii por lo que estos aislamientos probablemente tuvieron que haberla producido en la planta, dado que se ha demostrado el rol de la cercosporina en las enfermedades producidas por Cercospora [5].…”

“…El análisis de la producción de cercosporina bajo un único conjunto de condiciones (pH, temperatura, iluminación, sustrato) no asegura la detección de todos los productores; además, la falta de la producción in vitro no puede ser tomada como evidencia definitiva de que un aislamiento no sea capaz de sintetizarla [5]. En este caso las cepas que no produjeron la toxina fueron aisladas a partir de tejido con síntomas de enfermedad por C. kikuchii por lo que estos aislamientos probablemente tuvieron que haberla producido en la planta, dado que se ha demostrado el rol de la cercosporina en las enfermedades producidas por Cercospora [5]. Por otra parte, la diversidad en la cantidad de toxina producida por los aislamientos provenientes de un mismo origen (Tablas 1 y 3) reafirma los resultados de variabilidad genética encontrada entre estos hongos.…”

Leaf spot disease on Tilia cordata caused by the fungus Cercospora microsora

“…The success of this group of fungi as pathogens is attributed to their production of a toxin, cercosporin, first isolated in 1957 by Kuyama and Tamura, which is considered to be a primary pathogenicity factor (Daub & Ehrenshaft 2000). Many plant pathogenic Cercospora species produced light-activated non-host-selective perylenequinone toxins that are toxic to most organisms, including plants, animals and microorganisms via the generation of activated oxygen species, particularly singlet oxygen (Chung 2003).…”

Regulation of Pathogenesis by Light in Cercospora zeae-maydis: An Updated Perspective

“…Light regulates secondary metabolism and morphogenesis in C. zeae-maydis During pathogenesis, C. zeae-maydis and many other species of Cercospora produce the non-host-specific phytotoxin cercosporin (Daub and Ehrenshaft, 2000). Cercosporin is a perylenequinone that causes lipid peroxidation and alters membrane permeability by forming reactive oxygen species, thus functioning as a phytotoxin during pathogenesis (Daub and Ehrenshaft, 2000).…”

“…Cercosporin is a perylenequinone that causes lipid peroxidation and alters membrane permeability by forming reactive oxygen species, thus functioning as a phytotoxin during pathogenesis (Daub and Ehrenshaft, 2000). Of particular importance is the fact that cercosporin biosynthesis is strongly induced by light, although other environmental factors are also involved (You et al, 2008).…”