Chromosome doubling in dihaploid potatoes induced by tuber treatment with colchicine

Summary Chromosome doubling was induced in one dihaploid clone of each of the potato varietiesKatahdin andChippewa by treating young sprouts with 0.2% colchicine. The highest proportion of doubled plants (about 14%) was obtained by dropping an aqueous solution once a day for 5 days on cotton wool pads placed over sprouted eyes. Other durations of treatment were less successful as were various durations of a soaking procedure. A lanolin paste treatment was unsuccessful.

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Zusammenfassung Bei der Kartoffel und ihren verwandten Arten ist es sehr schwierig, die Chromosomenzahl eines Klones künstlich zu verdoppeln, obwohl dies für die Züchtungsarbeit notwendig sein kann. In der Tat betrug die H?ufigkeit, mit der frühere Forscher polyploide Formen zustande brachten, h?chstens 1%. Es wurde daher ein Versuch angestellt, um in je einem dihaploiden Klon der bekannten KartoffelsortenKatahdin undChippewa die Chromosomenzahl zu verdoppeln, indem die Knollen nach den folgenden drei Methoden (Abb. 1) mit Colchizin (Konzentration 0.2%) behandelt wurden: (1)Lanolin-Methode: auf die Augen der Knollen wurde einmal genügend Lanolinsalbe aufgetragen, um die jungen Triebe zu bedecken. (2)Tauchmethode: die Knollen wurden sorgf?ltig auf Glasflaschen, die mit einer w?sserigen Colchizin-L?sung gefüllt waren, gelegt, so dass nur die Keime w?hrend 3, 5 und 7 Tagen eingetaucht waren. (3)Tropfmethode: kleine, saugf?hige Watteb?usche wurden auf die ausgekeimten Augen gelegt und einmal pro Tag w?hrend 3, 5, 7 und 9 Tagen aus einer Pipette mit der w?sserigen Colchizin-L?sung betr?ufelt. Die Keime der zwei tiefsten Augen wurden behandelt wenn sie 1–2 mm lang waren, die übrigen Keime wurden sorgf?ltig ausgeschnitten. W?hrend und nach der Behandlung wurden die Knollen in einem Raum bei einer kontrollierten Temperatur von 22 C aufbewahrt. Tabelle 2 zeigt, dass die beiden zuletzt erw?hnten Methoden ziemlich erfolgreich waren. Die besten Resultate wurden mit der w?hrend 5 Tagen angewendeten Tropfmethode erzielt, indem in ungef?hr 14% der so behandelten Knollen eine Chromosomenverdopplung ausgel?st wurde. Einige morphologische Merkmale der Pflanzen mit verdoppeltem Chromosomensatz sind in Tabelle 1 und in Abb. 2, 3 und 4 dargestellt. Von diesen Pflanzen waren einige tetraploid, aber andere waren oktoploid oder mixoploid, d.h. aus verdoppelten und nicht verdoppelten Zellen zusammengesetzt.

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Résumé Il est très difficile chez la Pomme de terre et ses parents de doubler artificiellement le nombre chromosomique d'un clone, alors que la chose est néccssaire dans le travail d'amélioration. En fait, la fréquence de polyplo?des induits obtenue antérieurement par les chercheurs est au plus de 1%. C'est pourquoi un essai a été fait d'induire le doublement chromosomique dans un clone dihaplo?de de chacune des variétés communes de Pomme de terreKatahdin etChippewa par traitement des tubercules avec la colchicine à une concentration de 0,2% d'après les trois méthodes suivantes (Fig. 1): (1)Méthode à la lanoline: les yeux des tubercules sont induits en une fois avec suffisamment de pate à la lanoline pour couvrir les jeunes germes. (2)Méthode par trempage: les tubercules sont placés avec soin sur des bouteilles de verre remplies avec une solution aqueuse de colchicine de telle sorte que les germes seuls soien imbibés pendant 3, 5 et 7 jours. (3)Méthode des gouttes: de petites pièces de laine-coton absorbant sont placées sur les yeux en germination et la solution de colchicine est versée par gouttes sur celles-ci au moyen d'une pipette, une fois par jour pendant 3, 5, 7 et 9 jours. Les germes se développant à partir de deux des yeux les plus profonds sont traités quand ils ont 1–2 mm de longueur et le restant est excisé avec soin. Les tubercules sont conservés dans une chambre à température contr?lée à 22 C pendant et après le traitement. Le Tableau 2 montre que les deux dernières méthodes sont tout-à-fait efficaces. Les meilleurs résultats sont obtenus par la méthode des gouttes appliquée pendant 5 jours, le doublement chromosomique atteignant alors quelque 14%. Le Tableau 1 et les Fig. 2, 3 et 4 montrent quelques aspects morphologiques des plantes doublées. Plusieurs de ces plantes sont tétraplo?des mais d'autres sont octoplo?des ou mixoplo?des composées de cellules doublées et non doublées.

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Contribution from the Laboratory of Plant Breeding, Hyogo Agricultural College, No. 68.     

秋水仙碱对芸薹属三种单倍体染色体加倍效率

采用浸根、1g/L秋水仙碱滴生长点、含100mg/L的秋水仙碱培养基处理芸薹属三种单倍体无性系幼芽,诱导染色体加倍。根据处理后材料的田间表型、花粉育性和细胞学检测结果发现,各处理的染色体加倍效率存在显著性差异,其中培养基处理幼芽的加倍效率最高,达到50.75%;浸根和滴生长点的处理加倍效率分别为44.07%和17.54%。     

Quality of stored potatoes improved by chemical treatment

A combination spray of CIPC, thiabendazole, and chlorine applied to potatoes at time of storage negated the detrimental effect of CIPC when applied to freshly harvested tubers. It also prevented sprouting and reduced the incidence of pressure bruise. The application of thiabendazole and chlorine reduced Fusarium tuber rot and the degree of tissue degradation around wounds, thereby increasing tuber quality.     

Symptoms induced by Andean potato latent virus in wild and cultivated potatoes

Summary The symptomatology of Andean potato latent virus (APLV) was studied in several wild potato species and potato cultivars using isolates Caj, Hu and Ay from Peru. In greenhouse tests, the virus was latent in most isolate/cultivar combinations with primary infection but secondary infection commonly caused symptoms. Wild species infected with the different isolates normally reacted with symptoms with either type of infection. The main symptoms were mosaics, chlorotic netting of minor leaf veins and, with wild species, leaf deformation; the netting symptom was typical only with Caj. In infected cultivars growing in the field, an additional symptom, rugosity, sometimes also developed and environmental conditions at high altitude seemed to enhance symptom formation. Very severe symptoms were found in a cultivar jointly infected with APLV and Andean potato mottle virus. Transmission of APLV from an infected plant to its tubers was erratic.     

Chromosome number doubling of 2x potato lines with diverse genetic background through tissue culture

Summary Twelve 2x potato clones of diverse genetic origin were tested for doubling of their chromosome number by placing stem and petiole segments in the regeneration medium (Hermsen et al., 1981). Eleven of the 12 clones yielded doubled plants (2n=4x=48). The percentages of regenerated tetraploid plants varied from 0 to 77% among the genotypes tested. The high rates of successful doubling from many genetically different clones, demonstrates the applicability of this method as a means to convert valuable 2x potato germplasm into the 4x level.     

The effects of colchicine doubling of potato dihaploid X wild species hybrids on eelworm resistance and pollen ‘stainability’

Summary Diploid potato clones (dihaploid x wild species hybrids) and their colchicine doubled, tetraploid counterparts were compared for resistance to eelworm (Globodera rostochiensis andG. pallida) and for pollen ‘stainability’ as an indicator of viability. The responses due to doubling were not uniform. For eelworm resistance, three of the five clone pairs showed no differences; in one pair the tetraploid was significantly more susceptible to one pathotype but not to two others and in the remaining pair, the tetraploid was significantly more susceptible to both pathotypes used. In eleven of fourteen pairs tested for pollen ‘stainability’, the tetraploid had significantly less ‘good’ pollen. In one case, the tetraploid had significantly more ‘good’ pollen. Generally there was sufficient ‘good’ pollen to allow further crossing at the tetraploid level.

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Zusammenfassung Fünf diploide Kartoffelklone, Kreuzungen zwischen anf?lligen Dihaploiden und nematodenresistenten Vermehrungen vonSolanum spegazzinii, S. vernei und einer nicht-beschriebenen, mitS. sparsipilum verwandten peruanischen Art, wurden hinsichtlich ihrer Resistenz mit ihren Colchicin-verdoppelten Gegenstükken verglichen. Tabelle 1 zeigt die verwendeten Nematoden-Populationen (Globodera rostochiensis undG. pallida) zusammen mit der Anzahl gebildeter Zysten. Die Reaktionen gegenüber Verdopplung waren nicht einheitlich; drei der fünf Klonpaare zeigten keine Unterschiede, bei einem der Paare war der tetraploide Teil signifikant anf?lliger gegen einen der Pathotypen, aber nicht gegen zwei andere, und beim letzten Paar war der tetraploide Teil gegen beide verwendeten Pathotypen signifikant anf?lliger. Obwohl die tetraploiden Pflanzen generell ein etwas gr?sseres Wurzelsystem entwickelten als die diploiden und eine gr?ssere Oberfl?che für die Einwirkung der Nematodenlarven boten, liess sich der Schluss ziehen, dass dies nur geringe Auswirkung auf die Feststellbarkeit von Unterschieden zwischen Vertretern der Ploidiepaare hatte. Die Zahl der Eier pro Zyste wurde durch die Resistenz der Pflanzen im Testmaterial nicht beeinflusst. Die Ergebnisse deuten auf gleiche oder niedrigere Grade der Nematodenresistenz durch die Colchicin-Verdopplung. Allerdings deutet die Uneinheitlichkeit der Reaktion darauf hin, dass die Produktion einiger ‘verdoppelter’ Klone mit erh?hter Resistenz doch nicht ganz auszuschliessen ist. Colchicinverdoppelte Klone mit Resistenz im Duplex-Stadium dürften hohen potentiellen Wert als Eltern für weitere Züchtungen auf tetraploidem Niveau haben, vorausgesetzt sie behalten ausreichende Fertilit?t bei. Pollen-‘F?rbbarkeit’ als Indikator der m?nnlichen Fertilit?t wurde in einem gr?sseren Umfang bei Ploidiepaaren, von denen die meistenS. acaule und/oderS. stoloniferum in der Elternschaft hatten, untersucht. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 2. In 11 von 14 Paaren hatten die Tetraploiden signifikant weniger ‘gute’ Pollen, in einem Falle signifikant mehr. Generell waren ausreichend ‘gute’ Pollen vorhanden, um weitere Kreuzungen auf tetraploider Ebene zu gestatten. Die Rückkehr auf die tetraploide Ebene via Colchicin-Verdopplung l?sst deshalb einen hohen Anteil verwertbarer Elternlinien für die Erzeugung nematodenresistenter St?mme erwarten.

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Résumé Cinq cl?nes diplo?des obtenus par croisement entre dihaplo?des sensibles aux nématodes et résistants, issus deS. spegazzinii, S. vernei et d'une espèce péruvienne non décrite associée àS. sparsipilum, ont été comparés, pour leur résistance, avec leurs homologues tétraplo?des. Les populations de nématodes (Globodera rostochiensis etG. pallida) qui ont été utilisés sont présentées dans le tableau 1 avec le nombre de kystes nouvellement formés. La réponse donnée par le doublement des chromosomes n'a pas été uniforme; trois des cinq cl?nes n'ont pas montré de différences avec leurs homologues diplo?des; dans un cas le tétraplo?de a été significativement plus sensible à un pathotype mais pas aux deux autres et dans le dernier cas, le tétraplo?de a été significativement plus sensible aux deux pathotypes utilisés. Bien que les plantes tétraplo?des développent généralement un système radiculaire légèrement plus important et présentent une plus grande surface à l'infection par les larves de nématodes que les diplo?des, on conclut que cela a eu peu d'effet au niveau des différences observées entre les deux types de plo?die. Le nombre d'oeufs par kyste n'a pas été affecté sur les plantes résistantes, dans le matériel testé. Ces résultats suggèrent que des degrés similaires ou moindre de résistance aux nématodes peuvent résulter du doublement chromosomique d? à l'effet de la colchicine. Cependant, la non uniformité des réponses fait en sorte que la création de quelques cl?nes tétraplo?des résistants aux nématodes pourrait se faire. De tels cl?nes, ayant des gènes de résistance au niveau duplex, auraient une grande valeur potentielle comme parents pour les hybridations futures au stade tétraplo?de s'ils gardent une fertilité suffisante. La coloration du pollen comme indicateur de fertilité male a été étudiée sur une large gamme de plo?die doublée ayantS. acaule et/ouS. stoloniferum dans la parenté. Les résultats de ces tests sont donnés dans le tableau 2. Dans onze des quatorze paires comparées le tétraplo?de a eu un pollen significativement moins bon que le diplo?de. Dans un cas le tétraplo?de a présenté un pollen significativement meilleur. Cela parait suffisant pour prendre en considération le croisement au niveau tétraplo?de. Par le retour au state tétraplo?de sous l'effet de la colchicine ont peut s'attendre à obtenir de fortes proportions de géniteur valables pour la création de variétés résistantes aux nématodes.

     

Colchicine treatment of different varieties of potatoes in West Bengal

Summary Colchicine treatment of sprouted tubers before planting increased yield in 17 out of the 20 varieties reported. In some varieties this effect was maintained in the two succeeding years in which the tubers from the various treatments were grown, although no further treatment had been given. The optimum duration of treatment varied between varieties as did overall response. Treatment depressed yield in a few varieties, while in others yield increase was delayed. In 8 out of the 20 varieties abnormalities in tuber shape occurred. Treatment had no effect on maturation except in a few cases where a retardation of 2 or 3 days was recorded.

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Zusammenfassung Die Colchicin-Behandlung von vorgekeimten Knollen steigerte den Ernteetrag bei 17 der angeführten 20 Sorten. Bei manchen Sorten blieb diese Wirkung durch zwei aufeinanderfolgende Jahre in welchen die Knollen nach den verschiedenen Behandlungen gezogen wurden, erhalten, obwohl keine weitere Behandlung angewandt wurde. Die optimale Dauer der Behandlung war je nach den Sorten verschieden, ebenso das allgemeine Ansprechen auf die Behandlungen. Bei wenigen Sorten führte die Behandlung zu einer Ertragsdepression, w?hrenddem bei anderen die Ertragserh?hung verz?gert wurde. Bei 8 der 20 Sorten kamen Abnormit?ten der Knollenform vor. Die Behandlung hatte keine Wirkung auf die Reife ausser in einigen F?llen in welchen eine Versp?tung von 2 bis 3 Tagen verzeichnet wurde.

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Résumé Le traitement de tubercules germés à la colchicine avant la plantation a fait augmenter le rendement de 17 des 20 variétés étudiées. Dans certaines variétés, cet effet se manifesta pendant les deux années successives où les tubercules soumis aux différents traitements furent cultivés, bien que nul autre traitement ne f?t appliqué. La durée optimale du traitement variait d'une variété, à l'autre, de même que la réponse générale au traitement. Le traitement réduisit le rendement de quelques variétés, tandis que dans d'autres cas, l'augmentation du rendement se manifesta avec un certain retard. Dans 8 variétés sur 20, il fut constaté des anomalies de conformation des tubercules. Le traitement n'influen?ait pas la maturation, sauf dans quelques cas où il fut observé un retard de 2 ou 3 jours.

     

Efficiency of nitrogen uptake by potatoes

White Rose potatoes were fertilized with isotopically labeled ammonium sulfate at rates of 67, 134, 202 and 270 kg N/ha to evaluate N uptake efficiency. All N application increased yields above the control, however the 3 higher N rates produced the same yields statistically. All N rates which maximized yields maintained petiole levels of total N above 600 ppm. Rapid changes in petiole inorganic N occurred during the growing season. Fertilizer derived inorganic N decreased at rates ranging from 67 to 518 ppm/day during the third month after planting. Total inorganic N in petioles during the same period dropped at rates ranging from 500 to 880 ppm/ day. Tubers grown in N-fertilized plots assimilated total N in a nearly linear pattern during the period 82 to 125 days after planting. Uptake of total N ranged from 142 to 233 kg/ha. In assessing N utilization by 3 methods, good agreement was achieved between the isotope and difference method in the first and third (last) samplings, however, agreement was poor between the two in the second sampling. With N rates to 202 kg/ha the uptake efficiency was about 57% but dropped to 39% with application of 270 kg N/ha. When uptake efficiency was measured by dry matter production in relation to units of N fertilizer, the 67 kg N rate was superior to other rates. Inorganic N levels in the surface meter of soil were higher before planting and fertilizer application than after harvest. Following harvest the control plots had more N below 1.5 m than did the N fertilized plots. In control plots, the total inorganic N between 1.5 and 2.5 m depths was equivalent to 170 kg N/ha. Virtually none of the accumulated N below 1 m was due to labeled N applied in the experiment. Using 134 kg N/ha as the optimum rate, tubers removed 178 kg N/ha of which 78 kg was derived from the applied fertilizer. With total N input of 191 kg/ha (57 kg N/ha from irrigation water) the N rate required for maximum yield would pose no risk of nitrate pollution since it represents only 13 kg more than crop removal (191 vs 178 kg N/ha).     

Effect of pentachloronitrobenzene soil treatment on flavor of potatoes

Pentachloronitrobenzene (PCNB) was applied to the soil prior to planting at the following rates of active ingredient per acre: 50 pounds at Maine and at North Dakota in 1959, 12.5 and 25 pounds at North Dakota and 20 pounds at Maine in 1960, and 50 pounds at New Jersey in 1961. One or more panels evaluated the flavor of the potato samples. No off-flavors were reported when potatoes were grown in soil treated with 12.5 or 25 pounds of active PCNB per acre at the one location. Off-flavors were found with PCNB treatment with 20 pounds active ingredient at one location and with 50 pounds active ingredient per acre at three locations.     

The effect of thiabendazole seedpiece treatment on Monona potatoes in Wisconsin

Seedpiece protectants containing thiabendazole (TBZ) were deleterious to stand establishment and yield and were associated with the formation of secondary tubers from seedpieces on Monona potatoes in four of five years (1980–1984) in Wisconsin. Seed tubers treated with a pre- and/or poststorage mist application of TBZ prior to a post-cutting treatment with a dust formulation containing 0.5% TBZ were most severely affected. The negative effects of pre- and post-cutting TBZ treatment on yield were additive. Observations in grower fields during 1981 indicated that cultivars differed in their sensitivity to this fungicide. Ontario, LaChipper, and Monona were most severely affected while problems were not observed on the Superior and Russet Burbank cultivars.     

Polyploidization of Miscanthus sinensis and Miscanthus x giganteus by plant colchicine treatment

The purpose of this study was to find a suitable treatment combination that would effectively induce polyploids in the grass species from the genus Miscanthus. In the experiments, the combinations of two concentrations of colchicine, three options of supplementing the colchicine solution with additional substances and three exposure times were tested. The experiments were conducted using diploid and triploid genotypes belonging to M. sinensis and M. x giganteus. Colchicine treatments generated 50 tetraploids in four diploid genotypes and two hexaploids in one out of two triploid genotypes. Induction of polyploids by plant colchicine treatment was highly dependent on genotype. In three out of six genotypes, some tested combinations resulted around 20% of polyploidization effectiveness. Re-examination of obtained material confirmed that 95% of plants are fully solid polyploids. Generated tetraploids were fertile. Polyploidization by ex vitro colchicine treatment of Miscanthus plants can be useful in plant breeding, particularly because its advantages in saving time.