Improved methods for induction of embryogenesis in anther cultures ofSolanum tuberosum

Summary Out of 20 tetraploid clones, 19 produced embryoids in anther cultures incubated on doublelayer medium containing activated charcoal. More than 90% of the plants derived from such embryoids have been shown to be dihaploid. Effects on embryogenesis of different treatments were studied on anther cultures of cv. Maria, cv. Stina and cv. Elin. Embryogenesis in anther cultures of cv. Maria was stimulated by cold treatment (7°C), the optimal treatment time being 3 days. Treatment of donor plants of cv. Stina with N,N-dimethylsuccinamic acid (Alar 85) stimulated embryogenesis. The addition of L-cystein-HCl to the medium increased embryo formation in cultures of cv. Elin.

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Zusammenfassung Auf einem Zweischichten-Medium (50 ml-Petrischalen mit 5ml 0,8%igem Agarmedium und 4 ml Flüssigmedium darüber) produzierten 19 von 20 verschiedenen tetraploiden Klonen Embryonen in Antherenkulturen (Abbildung la, b). Die Zahl der Embryonen wechselte zwischen den Klonen (Tabelle 3). Die Regeneration dihaploider Pflanzen konnte mit Hilfe von zwei aufeinanderfolgenden Regenerationsmedien aus Antheren von 9 Klonen erzielt werden; das erste enthielt 1 mg/1 IAA, 1 mg/l Zeatin und 0,1 mg/l BAP (Tabelle 3, Abbildung lc). Mehr als 90% der regenerierten Pflanzen ergaben sich als dihaploid (Abbildung 1c, d). Von 6 aus 8 pollenbürtigen dihaploiden Klonen wurden Embryonen in Antherenkulturen produziert, und von drei dieser Klone sind monohaploide Pflanzen regeneriert worden (Tabelle 5). Eine K?ltebehandlung der Knospen vor der Kultur der Antheren zeigte sich vorteilhaft hinsichtlich der Embryogenese der Sorte Maria; dreit?gige Behandlung ergab die besten Ergebnisse (Tabelle 1). Behandlung von Donor-Pflanzen der Sorte Stina mit Alar 85 steigerte die Embryonenproduktion in nachfolgenden Antherenkulturen, NAA-Behandlung war dagegen unwirksam (Tabelle 2). Aktivkohle wird für ein Stimulans für die Embryogenese in Antherenkulturen gehalten, teilweise wegen der Adsorbtion phenolscher Verbindungen, die durch degenerierende Gewebe entstehen. Andere Wege zur Neutralisierung von Phenolen sind (a) L-Cystein-HCI, welches die Umwandlung der Phenole zu Polyphenolen hemmt, und (b) PVP, welches Phenole adsorbiert. In Antherenkulturen der Sorte Elin steigerte L-Cystein-HCl bei Konzentrationen von 15 und 45 mg/l die Embryonenproduktion; NAA war dagegen ineffektiv. Bei h?chster Konzentration (10 g/l) hemmte NAA sogar die Embryogenese (Tabelle 4).

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Résumé Sur 20 cl?nes tétraplo?des différents, 19 produisaient des embryons en culture d'anthères après incubation sur un milieu en double couche (dans des boites de Pétri de 50 ml, contenant 5 ml d'agar à 0,8% et au-dessus 4 ml de milieu liquide) (figure la, b). Le nombre d'embryons produits variait selon les cl?nes (tableau 3). La régénération de plantes dihaplo?des était réalisée à partir d'anthères de la culture de 9 cl?nes, en utilisant deux milieux successifs: le premier contenait 1 mg/l IAA, 1 mg/l de zéatine et 1 mg/l de BAP, le second avait 0,5 mg/l de BAP (tableau 2, figure 1c). Plus de 90% des plantes régénérées s'avéraient être des dihaplo?des (figure 1c, d). Pour 6 des 8 cl?nes derivant de pollen, des embryons avaient été produits en culture d'anthères et pour 3 de ceux-ci des plantes monohaplo?des étaient régénérées (tableau 5). Un traitement de boutons floraux par le froid, antérieur à la culture des anthéres, se montrait bénéfique pour l'embryogène de la variété Maria; la durée de traitement de 3 jours donnait les meilleurs résultats (tableau 1). Le traitement des plantes-donneuses de la variété Stina avec de l'Alar 85 augmentait la production d'embryons dans les cultures postérieures, mais le traitement NAA était inefficace (tableau 2). Le charcoal activé semblait stimuler l'embryogénèse en culture d'anthères, partiellement en raison de l'adsorption de composés phénoliques produits lors de la dégénérescence des tissus. Une autre voie pour neutraliser les phénols est l'addition dans le milieu de: (a) la L-cystéine-HCl, qui inhibe la transformation des monophénols en polyphenols et (b) le PVP, qui adsorbe les phénols. Dans la culture d'anthères de la variété Elin, la L-cystéine-HCl aux concentrations de 15 à 45 mg/l augmentait la production d'embryons mais NAA était inefficace ou, à plus forte concentration (10 g/l) inhibait souvent l'embryogénèse (tableau 4).

     

Vegetative propagation ofSolanum tuberosum L. in vitro

Summary During the last 20 years many investigations have been carried out with respect to in vitro culture of different organs and tissues of the potato. So far, however, the results of attempts to realize shoot organogenesis and embryogenesis have been rather unsuccesful. Preliminary experiments with the potato clone EM 52 are described, with results which demonstrate the possibility of the production of numerous adventitious shoots on explants of the rachis of a compund leaf cultivated in vitro. After a subculture of the shoots, root formation could be induced and subsequently plantlets produced.     

Preparative isolation ofSolanum tuberosum L. glycoalkaloids by MPLC

Summary A new, efficient and economic method employing Medium Pressure Liquid Chromatography (MPLC) for the isolation of the two majorSolanum tuberosum L. glycoalkaloids (α-solanine and α-chaconine) is described. Potato peelings are homogenised with 5% acetic acid, the glycoalkaloids purified by filtration through an XAD-2 column and then by precipitation from the aqueous solution. The resulting glycoalkaloid fraction was purified by MPLC using a Silica Gel column and a CHCl₃:MeOH:2% NH₄OH mixture (70∶30∶5) as mobile phase to yield pure α-chaconine and a-solanine. This methodology can be used to obtain glycoalkaloids for enthomology and toxicological research where large amounts of these compounds are required.     

Patterns of distribution of assimilates in tubers ofSolanum tuberosum L. with time

Summary Autoradiographic studies showed the patterns of arrival and subsequent distribution of¹⁴C-labelled assimilates in the potato tuber. The internal phloem was the principal route of entry of assimilates which subsequently became more evenly distributed throughout the tuber. The patterns of distribution within the tuber following a single pulse (1 hour) feeding of¹⁴CO₂ continued to change for more than seven days afterwards. Between three and seven days after feeding an area corresponding to the xylem became almost devoid of¹⁴C-label and after fourteen days the phloem strands appeared to have ceased to carry assimilates. These observations are discussed.     

Changes in malic and citric acid contents during growth and storage ofSolanum tuberosum L.

Changes in malic and citric acid contents of apical and basal portions of tubers were followed during growth and development and in storage. Malic acid content was highest in the early harvested potatoes and decreased as the growing season progressed until a minimum level was reached approximately the first to the middle of September, and then started to increase again as temperatures got cooler in the fall. Malic acid content closely paralleled sucrose content during growth and development. The period at which low malic acid content was observed coincided with optimum time of harvest. Citric acid content did not show a definite pattern of behavior with increase in maturity. Low temperature storage resulted in decreased pH and an increase in malic and citric acid contents of tubers. Both acid contents were higher in the apical portion, although the pH was lower in the basal portion. No significant correlation was found between pH and content of either acid.     

A rapid quantitative determination of the individual glycoalkaloids in tubers and leaves ofSolanum tuberosum L.

Summary A rapid quantitative determination of the individual glycoalkaloids solanine and chaconine is described. The glycoalkaloids were extracted by blending with methanol and the dry residues obtained were worked up by extraction withn-butanol. After separation of them by thin layer chromatography, they were assayed by in situ fluorodensitometry of the chromatograms. The recoveries levels obtained by the newly developed extraction and work-up procedure were similar to those obtained by the method of Sachse and Bachmann. Potato tubers and leaves, and industrial potato protein were analysed with this method and its precision was equal or better than that of other methods. It can also be used as a semiquantitative thin layer chromatography assay of potato glycoalkaloids.

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Zusammenfassung Beschrieben wird eine schnelle und quantitative Bestimmung der Glykoalkaloide Solanin und Chaconin. Die Prim?r-Extraktion der Glykoalkaloide durch Eluieren mit Methanol wurde mit der nach der Methode von Sachse und Bachmann durchgeführten Extraktion unter Rückfluss verglichen. Nach dem Aufarbeiten der Extrakte durch Ausf?llung wurden die Glykoalkaloide dünnschichtchromatografisch (DC) getrennt und die Chromatograpmme durch in situ Fluorodensitometrie gemessen. Da sich keine signifikanten Unterschiede (α=0,05) zwischen den beiden Extraktionsmethoden ergaben (Tabelle 1) wurde die weniger arbeitsintensive Methode des Eluierens für die Extraktion der anderen Proben gew?hlt. Um die zeitaufwendige Methode des Ausf?llens zu umgehen, prüften wir für die Aufarbeitung zwei Modifikationen der von Crabbe & Fryer (1980) benutztenn-Butanol-Extraktion. Der trockene Rückstand der Prim?rextraktion wurde in einer Mischung gleicher Teile von Butanol, ges?ttigt mit einprozentigem Ammoniak und 1% Ammoniak ges?ttigt mitn-Butanol aufgenommen. Nach der Trennung der Schichten wurde die Butanolschicht für die quantitative DC verwendet. Bei der zweiten Modifikation wurde der trockene Rückstand in verdünnter Essigs?ure gel?st und zentrifugiert. Die klare saure L?sung wurde alkalisch gemacht und mitn-Butanol ausgechüttelt. Da in diesem Fall die Verwendung ges?ttigter L?sungsmittel nicht m?glich war, wurde ein Korrekturfaktor für die Volumenver?nderung dern-Butanol-Schicht bestimmt. Nach dem Schütteln blieben von den ursprünglich 10 mln-Butanol 9,5 ml übrig. Die Ergebnisse dieser beiden Aufarbeitungsmethoden wurden mit den durch Ausf?llung erhaltenen Ergebnissen verglichen (Tabelle 2). Bei der einfachenn-Butanol-Extraktion war die Trennung der Glykoalkaloide durch DC bei Proben mit einem geringen Glykoalkaloidgehalt insofern gest?rt als sich zu hohe Glykoalkaloidwerte ergaben. Die Extraktion mit Essigs?ure/n-Butanol ergab Werte, die gleich hoch oder geringfügig h?her waren, als nach der Ausf?llung. Die DC-Trennung der Glykoalkaloide wurde nicht durch andere fluoreszierende Substanzen gest?rt. Die Wiederfindungsrate der gesamten Methode: Eluieren und Essigs?ure/n-Butanol-Extraktion entsprach der Methode von Sachse & Bachmann (1969) und zeigte eine nahezu vollst?ndige Extraktion der Glykoalkaloide an (Tabelle 3). Die Methode ist genau und empfindlich wie Tabelle 4 für die Glykoalkaloidwerte mehrerer Proben zeigt. Eine ann?hernde Bestimmung des Glykoalkaloidgehaltes kann durch einen visuellen Vergleich von Proben- und Standardflecken durchgeführt werden. Für diese halbquantitative DC genügt die einfachen-Butanol-Extraktion.

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Résumé Une méthode de détermination quantitative rapide de la solanine et de la chaconine est décrite. La première extraction des glucoalcalo?des par mélange avec le méthanol a été comparée avec l'extraction sous réfrigérant à reflux, selon la méthode de Sachse et Bachmann. Après le traitement des extraits par précipitation, les glucoalcalo?des ont été séparés par chromathographie sur couche mince (TLC) et évalué par fluorodensitométrie directement sur les chromatogrammes. Dans la mesure où aucune différence significative (α=0,05) n'a été trouvée entre les deux méthodes d'extraction (tableau 1), celle demandant le moins de travail a été choisie pour l'extraction de ces substances dans les autres échantillons. Pour gagner du temps sur la méthode de précipitation, nous avons procédé à deux modifications au niveau de l'extraction aun. butanol utilisée par Crabbe & Fryer (1980). La première consistait à dissoudre la résidu sec de l'extraction précédente dans un mélange, en parties égales, den. butanol saturé avec 1% d'ammoniaque et de 1% d'ammoniaque saturé den. butanol. Après séparation des deux phases, la phasen. butanol a été utilisée pour l'essai quantitatif en chromatographie sur couche mince. La seconde modification consistait à dissoudre la résidu sec dans de l'acide acétique dilué et à centrifuger la solution acide. Cette solution clarifiée était alcalisée et l'extraction était faite aun.butanol; l'utilisation d'un solvant saturé étant impossible dans ce cas, un facteur de correction de volume a été déterminé pour len.butanol. Après agitation on conservait 9,5 ml des 10 ml d'origine de la phasen.butanol. Les résultats de ces deux procédés ont été comparés avec ceux obtenus par la méthode de précipitation (tableau 2). Avec la seule extraction aun.butanol la séparation des glucoalcalo?des par chromatographie a été perturbée pour les échantillons ayant une faible teneur en donnant des valeurs trop élevées. L'extraction à l'acide acétique/n.butanol a donné des valeurs égales ou légèrement supérieures à celles de la méthode de précipitation. La séparation des glucoalcalo?des n'a pas été perturbée par les autres composés fluorescents. Les valeurs obtenues par la méthode totale=mélange avec méthanol et extraction à l'acide acétique/n.butanol ont été approximativement les mêmes que celles obtenues par la méthode de Sachse & Bachmann (1969); elles indiquent une presque complète extraction des glucoalcalo?des (tableau 3). La méthode est précise et sensible comme le montrent les valeurs indiquées dans le tableau 4. Une évaluation approximative de la teneur en glucoalcalo?des peut être obtenue par comparaison visuelle entre l'échantillon et des bandes témoins standard. Pour cette chromatographie semi-quantitative la simple extraction aun.butanol est suffisante.

     

General characteristics of coumarin-induced tuberization of axillary shoots ofSolanum tuberosum L. culturedin vitro

Coumarin readily stimulates tuberization of cultured axillary shoots obtained from etiolated potato sprouts. Adequate concentrations of coumarin must be continuously present in the medium to effect tuber initiation. High nitrogen, gibberellic acid, abscisic acid, indole acetic acid, or naphthalene acetic acid reduced or inhibited coumarin-induced tuberization. Gibberellic acid and high concentrations of nitrogen in medium inhibited the uptake of coumarin-3-14C by the. axillary shoot. Based on the data of physiological activities by coumarin in other plant species and our data on tuberization, we propose that coumarin may represent in part the unknown inhibitor responsible for tuber initiation with reference to the inhibitor/gibberellic acid ratio theory of tuberization.     

Phenotypic variation ofSolanum tuberosum L. cv. Dr McIntosh regenerated directly from shoot-tip culture

Summary Regenerated plants showed no differences in the biochemical characters measured, indicating probable genotype stability in culture. The significant morphological differences from the control plants could be due to environmental factors.     

The effect of growth regulators on meristem tip development and in vitro multiplication ofSolanum tuberosum L. plants

Summary We studied the effect of β-indoleacetic acid (IAA), α-naphthylacetic acid (NAA), kinetin (K), 6-benzylaminopurine (BAP) and gibberellic acid (GA₃) on development of isolated meristems of four potato cultivars (subsp. tuberosum). GA₃ had a stimulating effect on in vitro meristem growth. The differences among the cultivars are presented. K+IAA+GA₃ induced formation of multiple shoots. We describe a method of continual plant multiplication under in vitro conditions and propose the produce for maintenance, multiplication and virus eradication of potato germplasm and cultivars.

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Zusammenfassung Von vier Kartoffelsorten (Blanik, Cira, Nora und Radka) wurden die Meristemspitzen entnommen. Der N?hrboden enthielt Makround Mikroelemente gem?ss Murashige & Skoog (1962), Vitamine entsprechend B-5 (Gamborg et al., 1968), 100mg/l Inositol, 30 g/l Saccharose und 8 g/l Agar. Wir untersuchten die Wirkung von β-Indolessigs?ure (IAA), α-Naphytlessigs?ure (NAA), Kinetin (K), 6-Benzylaminopurin (BAP) und Gibberellins?ure (GA₃). Auf den N?hrb?den mit IAA und NAA wurde mangelhaftes Triebwachstum und unvollst?ndige Blattentwicklung (Abb. 1) festgestellt; die Pflanzen konnten nicht in Erde versetzt werden. K (0.1 μM) induzierte vollst?ndige Pflanzenentwicklung (Tabelle 1), w?hrend BAP (0,1μM) die Triebenentwicklung anregte, worauf die Bewurzelung auf N?hrboden mit 0,1 μM IAA (Abb. 2) erfolgte. Alle GA₃-Konzentrationen hatten einen vorteilhaften Einfluss auf die Entwicklung von Pfl?nzchen aus Meristemspitzen (Abb. 1 und Tabelle 1). Optimales Wachstum und rasche Entwicklung der Pflanzen aller vier Sorten wurde mit dem N?hrboden mit IAA+K+GA₃ erreicht. Mehrfache Triebbildung erfolgte auf den Medien mit erh?hten GA₃-Konzentrationen (5 und 10 μM), speziell bei den Sorten Cira und Blanik (Abb. 3). Die Pflanzen aus der Meristemspitzenkultur konnten unter sterilen Bedingungen in Perlit, das mit der Hoagland's-L?sung und mit einem Zusatz von 0,1 μM IAA ges?ttigt war, fortlaufend vermehrt werden. Die Pflanzen entwickeln sich aus Achselknospen. Ein Steckling aus einem Meristem ist f?hig, 5–8 Pflanzen in zwei Monaten hervorzubringen. Der Artikel beschreibt das System der mehrfachen Triebbildung und die laufende Fortpflanzung in vitro zur Erhaltung und Vermehrung von Kartoffel-Keimplasma (Westcott et al., 1977) und virusfreien Züchtungen (Abb. 4).

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Résumé Des méristèmes apicaux ont été prélevés sur quatre variétés de pommes de terre: Blanik, Cira, Nora et Radka. Le milieu de culture contenait des macro-et microéléments d'après les indications de Murashige & Skoog (1962), des vitamines B-5 (d'après Gamborg et al., 1968), 100 mg/l d'inositol, 30 g/l de sucrose et 8 g/l d'agar. Nous avons étudié l'action de l'acide β-indoleacetic (IAA), de l'acide α-naphtylacétique (NAA), de la kinétine (K), de la 6-benzylaminopurine (BAP) et de l'acide gibberellic (GA₃). Sur les milieux contenant de l'IAA et du NAA, nous avons observé un développement imparfait des pousses, et un développement partiel des feuilles (fig. l); les plantes ne pouvaient pas être transplantées en terre. K (0,1 μM) a induit un développement complet des plantes (tableau 1) tandis que le BAP (0,1 μM) a stimulé le développement des pousses suivi de leur enracinement dans le milieu contenant 0,1 μM d'IAA (fig. 2). Toutes les concentrations de GA₃ ont eu un effet bénéfique sur le développement des plantules issues de méristèmes apicaux (fig. 1 et tableau 1). La croissance optimale et le développement rapide des plantes des 4 variétés ont été observés sur le milieu contenant IAA+K+GA₃. Des pousses multiples se sont formées sur les milieux contenant des concentrations élevées en GA₃ (5 et 10 μM), notamment sur les variétés Cira et Blanik (fig. 3). Les plantes obtenues à partir de culture de méristèmes apicaux ont p? être continuellement propagées en conditions stériles dans de la perlite saturée d'une solution de Hoagland avec addition de 0,1 μM de IAA. Les plantes se développent à partir des bourgeons axillaires; une plantule d'origine méristématique est capable de donner naissance à 5 à 8 plantes en 2 mois. L'article décrit le système de formation des pousses multiples et la propagation continue in vitro pour la maintenance et la multiplication de variétés de pommes de terre indemnes de maladies (Westcott et al., 1977) et de virus (fig. 4).

     

Differences between hybrids ofSolanum tuberosum L. andSolanum circaeifolium Bitt. obtained from symmetric and asymmetric fusion experiments

Summary Potato plants obtained by symmetric and asymmetric protoplast fusion experiments withSolanum tuberosum andSolanum circaeifolium were compared and their potential use for plant breeding was investigated. For asymmetric hybridisation wild species tissue was irradiated with X-rays. Irradiation enhanced regeneration frequency. RFLP analysis showed that both techniques gave approx. 95% hybrids among the regenerates. Asymmetric protoplast fusion gave 22% regenerates with a ploidy level between 2x and 4x or 4x and 6x. None of the regenerates obtained from symmetric fusion had these ploidy levels. The tetraploid hybrids showed good male and female fertility. Male fertility was highest for the eutetraploid regenerates. With increasing asymmetry and with increasing ploidy level fertility decreased. Berry induction and seed production were observed for the eutetraploid and, to a lesser degree, for the hypotetraploid and hypohexaploid hybrids.     

Enhanced production of dihaploid lines via anther culture of tetraploid potato (Solanum tuberosum L. ssp.tuberosum) clones

A total of 1000 anther-derived plants was regenerated from tetraploid potato (Solanum tuberosum L.) genotypes. Capacity to undergo androgenesis was analysed in 41 potato cultivars and 7 clones grown either in the greenhouse or in the field. Of the 48 genotypes, 33 produced embryos and 23 regenerated shoots from embryos. Anther-derived plantlet production was determined in genotypes 86110, Agria, Calgary, Escort, Helios, Idole, JO 0982 JO 1432, Kainuun Musta, Kardal, KE48, Matilda, Nicola, Petra, Pito, Rustica, Stirling, Torridon, Ute, Van Gogh, Vebeca, Vento and White Lady. The highest number of shoots (24 shoots/100 anthers) was obtained from cv. Calgary, when anthers were isolated from field-grown donor plants. Incubating anthers at 28 C, rather than at 20 C or 24 C, enhanced embryo production in four genotypes tested. However, shoot production was improved only in cv. Pito cultured at 28 C. When anthers of cv. Petra were cultured at 28 C for four weeks, followed by reduction of culture temperature to 24 C, a high rate of shoot production was recorded (14 shoots/100 anthers). The ratio between dihaploids and tetraploids varied among the anther-derived plants of the different genotypes. The number of dihaploids was highest in potato clone JO1432 (100%) and in cv. Calgary (93%) and lowest in cvs. Pito (21%) and Torridon (6%).     

Erwinia resistance in backcross progenies ofSolanum tuberosum x S. tarijense andS. tuberosum (+) S. commersonii hybrids

Summary The resistance to tuber soft rot caused byErwinia carotovora ofSolanum tuberosum x S. tarijense andS. tuberosum (+) S. commersonii hybrids and their backcrosses is reported. A number of resistant diploid sexual hybrids and tetraploid/hexaploid somatic hybrids were selected. Backcross progenies were obtained through 2x×4x crosses involving a resistant diploid hybrid and tetraploidS. tuberosum, and through 4x×4x crosses between a resistant somatic hybrid andS. tuberosum. The hybrids showed high variability interms of resistance to tuber soft rot. The resistance of progeny from 2x×4x backcrosses was similar to that of the parental sexual hybrid. By contrast, the resistance of genotypes deriving from 4x×4x backcrosses was reduced compared with the resistant somatic hybrid. In general, tuber characteristics of the backcross hybrids improved considerably as compared with their parents, and tuber yield per plant was good.     

Effects of a mixture of NAA+BA on numbers and growth rates of tubers ofSolanum tuberosum L.

Summary A mixture of NAA at 10 mg 1¹+BA at 1 mg 1¹ caused increases in growth rates of treated tubers of potato. Sub-irrigation and foliage sprays with the same mixture caused tuber initiation and increased the growth rates of some of the tubers. In a field study substantial increases in tuber number and final tuber volume per plant were recorded.

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Zusammenfassung Die Faktoren, die die Knollenbildung und Wachstumsrate bestimmen, sind wenig bekannt. Die ?usserliche Anwendung verschiedener Wachstumsregulatoren, die getrennt auf Einzelknollen von Pflanzen, die in Spezialbeh?ltern wuchsen (Abb. 1), aufgetragen wurden, brachte wenig Ergebnisse, die kommerziell nützlich sein konnten. Eine Mischung aus NAA (10 mg/l) und BA (1 mg/l), in der selben Weise angewendet, schien jedoch das Wachstum der meisten behandelten Knollen zu f?rdern (Abb. 2). In einem 2. Versuch wurde die gleiche Mischung direkt auf ausgesuchte Knollen gegeben und es zeigte sich wieder eine Wachstumssteigerung bei einigen (Abb. 3d-f). Wurden die Wurzeln mit dieser Mischung behandelt, so beschleunigte sich das Wachstum einiger Knollen und in zwei von drei Pflanzen wurde das Wachstum des Knollenansatzes gef?rdert (Abb. 3g-j). Blattspritzungen führten zu einer starken Knollenbildung (Abb. 3k-m). In einem dritten Versuch wurden pro Woche 3 oder 7 Mal die Stengel gespritzt und das führte zu einem signifikanten Anstieg in der Knollenzahl und im Gesamtknollenvolumen/Pflanze (Tab. 2). Abweichungen von den genannten Konzentrationen oder im Verh?ltnis der beiden Wachstumsregulatoren ergaben einen Wirkungsverlust. Der Wirkungsmechanismus ist noch nicht gekl?rt.

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Résumé Les facteurs qui contr?lent la tubérisation et la croissance des tubercules ne sont pas très bien compris. Plusieurs substances régulatrices de la croissance ont été appliquées seules sur des tubercules de plantes cultivées dans des unités spéciales (fig. 1), mais peu d'information commercialement utilisable n'a p? en être tiré. Toutefois, un mélange de NAA (10 mg 1¹) plus BA (1 mg 1¹) appliqué de la même fa?on semble stimuler la croissance de la plupart des tubercules traités (fig. 2). Dans une seconde expérimentation, des applications du même mélange, faites encore directement sur les tubercules sélectionnés, favorisent la croissance de certains d'entre eux. Appliqué sur les racines, le mélange favorise la croissance de quelques tubercules ainsi que le début de tubérisation sur deux ou trois plantes (fig. 3g-j). Pulvérisé sur le feuillage, le mélange provoque une importante tubérisation (fig. 3k-m). Dans une troisième expérimentation en plein champ, la pulvérisation sur le feuillage trois à des accroissements significatifs du nombre de tubercules (tableau 2). Lorsqu'on s'écarte des concentrations établies ou du rapport des deux substances de croissance, ces effets disparaissent. Les mécanismes impliqués ne sont pas compris.

     

Effects of soil applications of gibberellic acid on the yield and quality of tubers ofSolanum tuberosum L. cv. Bintje

Summary In two outdoor pot experiments with potato (cv. Bintje) gibberellic acid (GA) was applied to the soil on different dates at 25 (Exp. 1) or 12.5 (Exp. 2) mg/pot. Dry-matter yields were reduced by early treatments in Exp. 1. In both experiments fresh yields were increased by an application about 40 days or later after planting (DAP). GA increased the number of tubers, especially when applied 38 or 40 DAP, treatments which also induced the largest shift in size distribution towards the smaller grades. GA reduced the dry-matter content of the tubers, especially when applied 60 (Exp. 1) or 48 (Exp. 2) DAP. Because the development over time of sensitivity to GA was not similar for all yield and quality variables, GA can be used to alter tuber-size distribution without greatly affecting other quality characteristies or yield.     

Effects of droght on the initiation,yeild, and size distribution of tubers ofSolanum tuberosum L. cv. Bintje

Summary Potato plants were grown in pot assemblies which allowed non-destructive observations. During tuberization, plants were exposed to dry or wet conditions in the stolon environment and normal or low osmotic potential of the nutrient solution. Drought in the stolon environment enhanced the initiation of stolons and tubers. Although this treatment caused a minor reduction in yield, more large tubers were produced because there were more large tubers on the early-initiated stolons. Drought in the root medium did not affect the final number of stolons or tubers initiated, but reduced tuber yield. It inhibited the formation of large tubers on the later-formed stolons. Drought conditions simultaneously in the stolon and root media slightly stimulated the initiation of stolons and tubers. Furthermore, it reduced the tuber yied and no large tubers were found on the latest-formed stolons. However, there were more large tubers on the early-formed stolons.

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Zusammenfassung In zwei Experimenten unter kontrollierten Bedingungen (Tabelle 1) wurden Pflanzenentwicklung, Knollenertrag und Knollengr?ssen-Verteilung vonSolanum tubersosum L. (Sorte Bintje) untersucht. Das speziel entwickelte Verfahren (Abb. 1) erlaubte fortw?hrende, nicht-destruktive Beobachtungen der Stolonenbildung und der Knokllweninitiiterung und erm?glichte separate Variierung der Wasserverfügbarkeit in der Umgebung von Wurzeln und Stolonen. Die Stolonne-Initiierung wurde duch ein trockenes Stolonen-Medium gef?rdert, w?hrend Trockenheit in der Wurzelumgebung die Stolonenbildung kaum beeinflusste (Abb. 2). Ebenso wurde Knolleninitiierung durch Trockenheit im Stolonenmedium stimuliert, w?hrend eingeschr?nkte Waseraufnahrne durch die basalen Wurzeln kaum Einfluss auf die Knollenbildung hatte (Abb. 3). Nicht alle Knollen wuchsen bis zu substanzieller Gr?sse. Trockenheit im Wurzelmedium reduzierte die Zahl der Knollen, die ein endgültiges Trockengewicht über 0,50 g errichten (Tabelle 2). Der Feuchtigkeitsgehalt des Stolonenmediums hatte hingegen keinen Einfuss auf diese Zahl. Trockenheit im Wurzelmedium reduzierte auch den Gesamtertrag an Knollentrockenmasse erheblich. Ein trockenes Stollonenmedium hatte lediglich einen geringen Einfluss (Tabelle 2). Offensichtlich reduziert Trockenheit de Zahl der Knoilen durch Reduktion des Knollenwaschtums und nicht durch Beeinflussung der Knollenbildung, und ist nur bei trockenen Verh?ltnissen im Wurzelbereich effektiv. Ein trockens Stolonenmedium w?hrend der Knollenbildung induziert eine Schub and Trockenmasse für h?here Knollengr?ssen: In beiden Versuchen ergab sich eine h?here Proportion des gesamten Knollenertrages in der h?chsten Klasse für Knollengr?ssen (Abb. 4). Wurden die Wurzeln trockenen Verh?ltnissen ausgesetzt, wurde relativ mehr Trocknmasse in den mittelgrossen Knollen festgelegt (Abb. 4.). Der beobachtete poisitive Effekt eines trockenen Stolonenmediums wurde durch einen Anstieg der Zahl grosser Knollen an früh-initiierten Stolonen verursacht (Abb. 5). Trockenheit im Wurzelmedium ergab weiniger gr?ssere Knollen an den sp?tinitiierten Stolonen (Abb. 5). Der einfluss von Trockenheit im Wurzelmedium stimmt mit den meisten Literaturdatend überein. Der Einfluss eines trockenen Stolonenmediums ist dagegen bemerkenswert und bedarf weiterer Untersuchung.

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Résumé Les effets de la sécheresse sur le développement de la plante, le rendement en tubercules et la répartition des calibres deSolanum tuberosum L. variété Bintje sont étudiés dans deux expérimentations en conditions controlées (tableau 1). Le dispositif spécial utilié (fig. 1) permet des observations non destructives fréquentes de la formation des stolons et de l'initiation des tubercules et rend possible des variations séparées de la disponibilité en eau au niveau des racines et des stolons. Un milueu sec au niveau des stolons favorise leur initiation tandis que des conditions sèches au niveau racinaire l'affecte (fig. 2). L'initiation des tubercules est stimuulée par des conditions dèches au niveaudes stolons tandis qu'une absorption d'eau réduite des racines de la base n'a aucun effet sur la tubérisation (fig. 3). Tous les tubercules n'atteignent pas un calibre important. Une sécheresse au niveau du milieu racinaire réduit le nombre de tubercules de poids sec final supérieur à 0,50 g (tableau 2) mais le degré d'humidité au niveau des stolons n'a aucun effet surce nombre. Une sécheresse du milieu racinaire diminue également fortement le rendement totalen matière sèche des tubercules. Une sécheresse uniquement au niveau des stolons n'a qu'un effet mineur (tableau 2). Apparemment, la sécheresse diminue le nombre de tubercules en réduisant le grossissement des tubercules et non pas en modifiant la tubérisation, et n'a d'effet que si les racines sont soumises aux conditions sèches. Un milieu sec au niveau des stolons durant la tubérisation induit un déplacement de la matière sèche vers les tubercules les plus gros: dans les deux expérimentations une plus grande proportion du rendement total en tubercules a été observée dans la classe des calibres les plus gros (fig. 4). Loorsque les racines sont soumises à des conditions sèches une quantité relativement plus importante de matière sèche est accumulée dans les tubercules de moyen calibre (fig. 4). L'effert positif observé dans le cas d'un milieu sec au niveau des stolons est la cause d'une augmentation du nombre de gros tubercules sur les stolons initiés précocement (fig. 5.). Une sécheresse du milieuracinaire a pour conséquence un faible nombre degros tubercules formés surles stolons initiés tardivement (fig. 5). Les effets d'une sécheresse racinaire concordent avec la plupart des données mentionnées dans la litérature. Les effets d'une sécheresse au niveau des stolons sont cependant singuliers et nécessitent des investigations comlémentaires.

     

Comparison of polyphenol oxidase in tubers ofSolanum tuberosum and the non-browning tubers ofS. hjertingii

Solarium hjertingii, a wild potato species, does not exhibit enzymatic browning nor blackspot. Blackspot and enzymatic browning are physiological disorders that are caused by the reaction of the enzyme polyphenol oxidase with phenolic substrates, resulting in discoloration of tuber cortex. We determined thatS. hjertingii has a low amount of at least one of the polyphenol oxidases in its tubers compared toS. tuberosum. Less than 5 μg ofS. tuberosum polyphenol oxidase protein, as determined from Western blot staining, had measurable enzymatic activity. In contrast,S. hjertingii protein with comparable staining had no detectable activity.     

In vitro shoot regeneration ofSolanum tuberosum cultivars: interactions of medium composition and leaf, leaflet, and explant position

Summary Shoot regeneration was investigated on explants from different leaves and leaflets of three potato cultivars Posmo, Folva and Oleva. Explants were excised from glasshouse grown plants and grown for 6 days on callus induction medium with indole-3-acetic acid or 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. Explants were then transferred to auxin free shoot regeneration medium with gibberellic acid and 6-benzyladenine or zeatin. By using the optimum combinations and concentrations of plant growth regulators and by excision of explants from particular regions of proximal leaflets from newly unfolded leaves, shoot regeneration frequencies of 97.0% were obtained for cv. Posmo and 32.1% for cv. Folva. Shoot regeneration frequency of cv. Oleva was very low and could not be improved by the different treatments.