Changes in leaf components and peroxidase activity of potato plants (cv. Bintje) in relation to mature-plant resistance to PVYN

Summary It can be of economic importance for seed potato growers to know the stage of mature-plant resistance of a crop to viruses when aphid flights occur. In 1976 four field experiments were carried out in different parts of the northern Netherlands in which potato plants were artificially inoculated with potato virus Y^N at four dates. Leaves, tubers and total crop growth were analysed during the growing season to see if a biochemical test could be used to determine the onset of mature-plant resistance. It is concluded that such a test is useful only when used in combination with additional information about early infections. None of the criteria (dry matter, organic nitrogen, chlorophyll and soluble protein contents, and peroxidase activity) proved to be useful in establishing or predicting the time of occurrence of a high level of mature-plant resistance with the desired accuracy.

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Zusammenfassung Die wichtigste Viruskrankheit hinsichtlich nachteiliger Wirkungen auf die Qualit?t von Pflanzkartoffeln in den Niederlanden ist das Blattlaus-übertragene Y^N-Virus (PVY^N). Die Resistenz reifer Pflanzen gegen PVY^N entwickelt sich relativ sp?t in der Wachstumszeit, und bei anwesenheit von Blattl?usen bleibt das Risiko der Knolleninfektion für eine l?ngere Zeitspanne hoch. Zur Verhinderung der Knolleninfektion wird in den Niederlanden nach dem Blattlausflug ein Datum zur Krautabt?tung festgelegt, welches jedoch unabh?ngig vom Stadium der Altersresistenz ist. Würde man dieses Stadium durch einen biochemischen Test bestimmen oder vorhersagen k?nnen, k?nnte auch das Abt?tedatum pr?ziser festgelegt werden. Dies wiederum würde zu geringerer Virusinfektion und h?herem Ertrag führen. 1976 wurden in vier Feldversuchen in den n?rdlichen Niederlanden Kartoffelpflanzen zu vier Zeitpunkten künstlich mit PVY^N inokuliert. Das Wachstum von Bl?ttern, Knollen und ganzer Pflanzen wurde w?hrend der Vegetationszeit analysiert, um die M?glichkeiten eines biochemischen Tests zur Feststellung des Stadiums der Altersresistenz zu ermitteln. Ein hoher Grad von Altersresistenz im Bestand ergab sich in vier Feldern zu verschiedenen Zeiten zwischen 14. Juli (Wieringerwerf) und 2. August (Kloosterburen). Früh fliegende Blattl?use verursachten 1976 hohe natürliche Infektion, welche einen Anstieg des Anteils infizierter Knollen zur Folge hatte, sogar nach dem Datum, zu welchem neue künstliche Inokulationen innerhalb von 14 Tagen nicht mehr zu Knolleninfektionen führten. Daraus ergibt sich, dass ein biochemischer Test nur bei Kenntnis früher Infektionen anwendbar ist. Die Entwicklungszeit für einen hohen Stand der Altersresistenz steht im Zusammenhang zum physiologischen Wachstumsstadium und ?ndert sich von Jahr zu Jahr (Tab. 1) und von Standort zu Standort (Abb. 1). Die Variabilit?t in der Bestandesentwicklung zwischen den Standorten zeigt sich in der Gesamtproduktion von Trockensubstanz (Abb. 2), im Chlorophyllgehalt (Abb. 1 c und 4) und der Vergilbung des sechsten und zehnten Blattes. Die Vergilbung des sechsten Blattes hing von der Struktur des Bestandes und nicht von der Altersresistenz ab. Um die Methoden zur Festlegung eines Abt?tungstermines zu verbessern, sollte ein Test die Konditionen hinsichtlich der Inhaltsstoffe oder Aktivit?ten und deren signifikante ?nderung innerhalb von wenigen Tagen zur Zeit der Probenahmen bestimmen-bevor also ein ‘kritischer Wert’ überschritten würde. In einem ausführlichen Versuch in Wieringerwerf wurden sechste und zehnte Bl?tter auf den Gehalt an Trockensubstanz, organischem Stickstoff, Chlorophyll, l?slichem Protein und auf Peroxydase-Aktivit?t untersucht (Abb. 1). Wegen der grossen Variabilit?t zwischen den vier Wiederholungen (vgl. Standardabweichungen) konnten weder vor noch nach dem Datum mit hohem Grad an Altersresistenz bei den meisten der genannten Inhaltsstoffe und der Peroxydase-Aktivit?t signifikante ?nderungen (P<0,05) gefunden werden. Die Kriterien sind deshalb ungeeignet für einen Test zur ausreichend akkuraten Festlegung oder Vorhersage der Zeit des Eintritts h?heren Altersresistenz. Die analytischen Resultate der inokulierten Pflanzen unterschieden sich nicht signifikant von denen der Kontrollpflanzen.

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Résumé Aux Pays-Bas, la plus importante maladie virale qui affecte la qualité des plantes est provoquée par le virus Y^N transmis par les pucerons. La résistance de la plante à maturité se manifeste à un stade relativement tardif de la croissance et les risques d'infection des tubercules sont élevés pendant une longue période en cas de présence des pucerons. Pour empêcher l'infection des tubercules, une date de défanage est fixée dans le pays, indépendamment du stade de résistance de la plante, en fonction des vols de pucerons. Si le stade de résistance pouvait être déterminé ou prévu par test biochimique, la date de destruction des fanes serait établie avec plus de précision, ce qui réduirait les infections virales et augmenterait les rendements. En 1976, une inoculation artificielle du virus Y^N sur plantes a été réalisée à 4 dates différentes dans 4 parcelles du Nord des Pays-Bas. Les feuilles, les tubercules et la croissance totale des plantes ont été analysés à différents stades de la culture pour voir si il était possible de déterminer la résistance des plantes à maturité à l'aide d'un test biochimique. Un stade élevé de résistance a été atteint à des dates différentes, entre le 14 juillet et le 2 ao?t, dans les 4 parcelles. Des vols précoces de pucerons ont été à l'origine d'une infection naturelle importante en 1976, ce qui s'est traduit par une augmentation du pourcentage de tubercules atteints même après la date ou une nouvelle inoculation artificielle n'infecte plus les tubercules dans les 15 jours qui suivent. En conclusion, un test biochimique peut s'avérer utile uniquement lorsqu'il peut être rattaché à une information concernant les infections précoces. Le temps nécessaire à l'obtention d'un niveau élevé de la résistance à maturité de la plante dépend de son stade physiologique et varie suivant les années (tableau 1) et les localités (figure 3). La production totale de matière sèche (figure 2), la teneur en chlorophylle (figure 1c et 4) ainsi que le jaunissement des 6èmes et 10èmes feuilles sont très variables suivant le stade de la plante dans les différentes régions. Le jaunissement des 6èmes feuilles est d? aux conditions de la culture et non pas à la résistance de la plante à maturité. Pour améliorer la méthode définissant la date de défanage, un test devrait déterminer la condition pour laquelle le niveau d'une teneur ou d'une activité mesurée (qui n'aurait pas encore atteint sa valeur critique) changerait de fa?on significative dans les jours qui suivent la date d'échantillonnage. Dans une étude plus détaillée faite à Wieringerwerf, les teneurs en matière sèche, azote organique, chlorophylle, protéines solubles et activité de la peroxydase ont été analysées sur les 6èmes et 10èmes feuilles (figure 1). En raison de l'importante variation entre les 4 répétitions (voir les valeurs de l'écart type), aucun changement significantif (P<0,05) n'a été mis en évidence pour les teneurs et l'activité peroxydasique mesurée avant et après la date correspondant au stade élevé de résistance atteint par la plante à maturité. Ces critères ne permettaient donc pas de prédire ou d'établir avec assurance la date pour laquelle le stade élevé de résistance était atteint. Les résultats analytiques des plants inoculés ne présentaient pas de différence significative par rapport à ceux des témoins.