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).

     

The potential use of plant physiological responses to water stress as an indication of varietal sensitivity to drought in four potato (Solanum tuberosum L.) varieties

Four potato varieties were subjected to water stress under controlled conditions. Leaf relative water content, leaf diffusive resistance, and photosynthesis were measured on stressed and unstressed plants during a stress period and during the recovery period following stress relief. Subsequent to the stress, plants were grown to maturity with optimal water supply. Mature plants were harvested and tuber yield and haulm production measured. Stressed plants of all varieties exhibited an increase in leaf diffusive resistance and a decrease in relative water content, transpiration, and photosynthesis as soil moisture decreased. Significant varietal differences in leaf diffusive resistance of stressed plants are apparent and offer promise for development of a screening technique for varietal sensitivity to drought based on stomatal response to water deficits.     

Morphological characters, yields and active principles in wild and cultivated accessions of the Chilean medicinal plant Buddleja globosa Hope

Buddleja globosa is a medicinal shrub native to Chile. Its leaves have been traditionally used for wound and ulcer healing. Different medicinal properties, such as outstanding antioxidant, anti-inflammatory, wound healing and analgesic activities have been shown. Today, all raw materials for pharmaceutical process are coming from wild collection or recently established crops but not from selected plants. Studies of the genetic or environmental variability of the species would permit the optimization of yield and quality factors through the selection of genetic material or suitable production sites and management techniques.To assess which traits are determined genetically some yield related plant and leaf characteristics were studied in three wild populations and the cultivated accessions from the same provenances. The cultivated accessions also included three clones coming from individuals found in rural home gardens. For the cultivation studies individuals were arranged in a randomised block design, and those for the irrigation studies in split plots watered at 20% and 65% field capacity.Plant characteristics such as height and width of the plant, the ratio of both, stem diameter and leaf density differed significantly among natural populations. In leaf characteristics only the presence of stipules showed significant differences. The cultivated progenies or clones may give an idea if these differences among populations are due to environmental or to genetic effects. Compared with other provenances, plants from the coastal provenance Los Ruiles are tallest in both natural populations and cultivated clones and also showed superior leaf yields in spite of their lower leaf density.The hairy leaves may cause allergic reactions at the moment of harvest. This characteristic is not influenced by different irrigation treatments and shows no significant differences between cultivated and wild plants.Because of the significant higher leaf yields per plant in home garden clones we assume that formerly individuals with a higher leaf production were selected for cultivation.     

Tuber age as a contributory factor in the water relations of potato (solanum tuberosum L.)

Seed tuber age effects on the response of potato plants (cv Alpha) to different drought stress regimes during the pre-tuberization period were evaluated. During a slow drying cycle of approximately 2 weeks’ duration, young expanding leaves on plants grown from young or old seed tubers showed no evidence of osmotic adjustment and pre-stressing the plants did not affect this situation. Pre-stressed plants from young and old tubers possessed a higher relative water content at a zero turgor potential than unstressed plants. However, tuber age did not affect significantly the relative water content at zero turgor potential. Plants derived from young seed tubers exhibited improved drought resistance such as reduced water loss from mature leaves, a larger root/shoot dry weight ratio and possible effects on root distribution in soil.     

Ground cover, photosynthetic rate and tuber yield of potato (Solanum tuberosum L.) crops from seed tubers with different physiological age modified by foliar applications of plant growth regulators

Summary The modifying effects of applying the plant growth regulators (PGRs) benzylaminopurine (BAP), gibberellic acid (GA₃) and BAP+GA₃ on physiological age were studied. Two experiments with two cultivars, differing in rate of physiological ageing (medium-early Pampeana, medium-late Huinkul) and two storage systems were performed during 1988/89 and 1989/90 in two different potato areas of Argentina. In both seasons seed tubers stored in heaps reached an advanced physiological age at planting, compared with tubers from the cold store. Seed tubers of cv. Pampeana were older than those of Huinkul. compared with control crops, those sprayed with BAP maintained ground cover and photosynthesis for longer, and those sprayed with GA₃ for a shorter period. Consequently tuber yield was decreased by GA₃ in 1988/89, but in 1989/90 all crops treated with PGRs outyielded the control. BAP could overcome effects of advanced physiological age on crop senescence and tuber yield. CIC BA This work was carried out with a research grant from CAFPTA (249/89).     

The effect of different levels of additional potassium on yield and industrial qualities of potato (Solanum tuberosum L.) in an irrigated arid region

Soils and irrigation waters in Saudi Arabia are naturally rich in potassium (K). In spite of this, farmers and large-scale agricultural companies usually add K fertilizers to various crops without soil and water testing and whether or not the crop requires high amount of K. The objective of these experiments was to study the response of fresh tuber yield, specific gravity, and frying quality of processed potato to different levels of additional K under farmer conditions. Two field experiments were conducted during the 2000–2001 and 2001–2002 growing seasons in Wadi Addawasir (latitude 20–21 N, longitude 45–46 E), Kingdom of Saudi Arabia. The experimental layout was a randomized complete block design with five K levels (0-100 kg K₂O ha^-1) and four replicates. Water and soils in this region contained more than 10 and 200 ppm K, respectively. Results indicated that there were no statistical differences (P<0.05) between the levels of K on fresh tuber yield, specific gravity, or frying quality. Similarly, K content of leaves at 45 or 60 days after emergence and of tubers at harvest was not significantly affected (P<0.05) by K rates. Potassium content in leaves was above optimum level. Results of this study indicated that current application rates of K are higher than the potato crop requirement for optimum yield obtained in this region. Results also indicated that farmers’ basic application of 215 kg K₂O ha^-1 along with soil native K and irrigation water K were sufficient to produce economic yield and high-quality potatoes.     

Amylase and invertase activities in relation to the concept of a ‘physiological sink’ in potato plants grown in different seasons,and the influence of chlormequat upon these

Summary Field trials were done to study the relation of dry matter accumulation, tuberization, and total carbohydrate content in different plant organs with the activities of amylase and invertase in different growth seasons (winter and summer). The activities of both enzymes showed higher levels in winter and were correlated with lower total carbohydrate contents in leaves. However, dry matter production in tubers was higher in winter. It is suggested that higher hydrolytic activity might therefore be needed in winter for the mobilization of the stored carbohydrates in the leaves for transport to the physiological sink. In the conditions of earlier tuberisation and more dry matter production, higher activities of amylase and invertase were found. Chlormequat treatments led to higher amylase activity in leaves correlated with earlier tuberisation and higher tuber yield, thouth invertase activity was not affected or rather slightly decreased.

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Zusammenfassung Feldversuche wurden mit der Sorte Alpha unternommen, um den Zusammenhang zwischen Trockensubstanzbildung, Knollenbildung und gesamtem Kohlenhydratgehalt in verschiedenen Pflanzenorganen mit den Wirkungen von Amylase und Invertase in verschiedenen Anbauperioden in Aegypten (Winter, Anbau im Oktober; Sommer, Anbau im M?rz) zu untersuchen. Die Wirkungen beider Enzyme zeigten im Winter einen h?heren Grad, wie aus den in den Abb. 1, 2 und 3 dargestellten Kontrollwerten hervorgeht, und dieser war mit einem im allgemeinen etwas tieferen Kohlenhydratgehalt in den Bl?ttern korreliert (vgl. Abb. 4 und 5). Die Trockensubstanzproduktion in den Knollen war im Winter h?her (Abb. 6 und 7). Es wird angenommen, dass eine h?here hydiolytische T?tigkeit im Winter zur Mobilisierung der gelagerten Kohlenhydrate in den Bl?ttern für den Transport zum physiologischen sink ben?tigt wird-Unter den Bedingungen für frühere Knollenbildung und h?here Trockensubstanzproduktion wurde eine gr?ssere Aktivit?t von Amylase und Invertase gefunden. Behandlungen mit Chlormequat (500, 1000 oder 2000 g Aktivsubstanz pro Hektar) 7 Wochen nach dem Auspflanzen führte zu früherer Knollenbildung und, bei den zwei niedrigeren Dosierungen, zu h?heren Ertr?gen (Abb. 6 und 7). Diese dürften mit der gr?sseren Aktivit?t der Amylase in den Bl?ttern (Abb. 1 und 3) korreliert sein; das Fehlen den Ertragszunahme bei der st?rksten Dosierung is vielleicht auf zeitweilige Blattnekrosen zurück zuführen. Die Aktivit?t der Invertase war vergleichsweise wenig beeinflusst durch die Behandlung.

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Résumé Des essais en champ ont été effectués sur la variété Alpha pour étudier la relation de l'accumulation de matière sèche, de la tubérisation et de la teneur en hydrates de carbone totale dans les différents organes de la plante, avec les activity tés de l'amylase et de l'invertase au cours des différentes saisons de croissance en Egypte (hiver, plantation en octobre; été, plantation en mars) Les deux enzymes atteignent des niveaux d'activité plus élevés en hiver, comme le révèle l'examen des valeurs illustrées dans les figures 1, 2 et 3, et le phénomène est en liaison avec une teneur en hydrates de carbone généralement quelque peu plus basse dans les feuilles (comparer les fig. 4 et 5). La production de matière sèche dans les tubercules est plus haute en hiver (fig. 6 et 7). L'hypothèse est émise que l'activité hydrolitique plus élevée peut par conséquence être due en hiver à la mobilisation des hydrates de carbone des feuilles pour leur transport vers le sink physiologique. Dans des conditions de tubérisation plus précoce et d'une production plus abondante de matière sèche, on trouve des activités plus élevées de l'amylase et de l'invertase. Des traitements au chlormequat (500, 1000 ou 2000 g de substance active par ha) 7 semaines après la plantation provoquent une tubérisation plus précoce et, avec deux doses les moins élevées, des productions plus élevées (fig. 6 et 7). Ces faits pourraient être en corrélation avec des activités plus élevées de l'amylase dans les feuilles (fig. 1 et 5), le manque d'accroissement de la production avec la dose la plus élevée étant peut-être d? à une nécrose temporaire de la feuille. L'activité de l'invertase est comparativement plus influencée par le traitement.

     

Study of changes in some pathophysiological stress markers in different age groups of an animal model of acute and chronic heat stress

BACKGROUND: This study demonstrates the changes in six different pathophysiological parameters such as body weight, body temperature, fecal pellet count, blood-brain barrier (BBB) permeability, plasma corticosterone level and emergence of hemorrhagic peptic ulcer spots due to exposure to high environmental heat in three different age groups of freely moving rats. METHODS: Each age group of rats was sub divided into three groups: (i) acute heat stress-subjected to a single exposure for four hours in the Biological Oxygen Demand incubator at 38 degrees C; (ii) chronic heat stress-exposed for 21 days daily for one hour in the incubator at 38 degrees C, and (iii) handling control groups. The data were recorded for the analyses of the changes in different parameters just after the heat exposure from acute stressed rats and on 1st, 3rd, 6th, 9th, 12th, 15th, 18th and 21st day on chronic stressed rats for body temperature, body weight, fecal pellets count. For the analysis of changes in three other parameters, BBB permeability, plasma corticosterone level and peptic ulcer spots following chronic exposure to high environmental heat, data were recorded on 22nd day for the analysis. RESULTS: Analysis of variance (ANOVA-1) of the observations demonstrates a significant increase in body temperature, fecal pellet count, BBB permeability (except in adult group), plasma corticosterone level and emergence of hemorrhagic peptic ulcer spots in all three different age group of rats due to exposure to acute heat stress. However, chronic heat was found responsible for the significant reduction in body weight in weaning and young rats, increase in body temperature, number of fecal pellets excreted (in early days of chronic stress) and number of peptic ulcer spots in all three age groups of rats. At the same time, BBB extravasations were not observed in rats except very mild in weaning group. CONCLUSION: The results of the present study indicate that the acute as well as chronic exposure to hot environment significantly alters the physiology of different organs of the body.     

Total-and NO3-nitrogen level in different parts of the potato haulm as an index of nutritional status

Summary Changes in total- and NO₃-nitrogen ratios in different plant parts, due to fertilizer rates and stage of development are shown. The importance of considering the stage of development when pioposing critical levels, is emphasized. A fairly strong relationship between nitrogen ratio and yield was found for the total-nitrogen ratio of petioles and leaflets of upper leaves at mid-season (stage of flowering). A weaker, but still significant relationship, was obtained for NO₃-nitrogen in corresponding samples. At late season, about 20 days after mid-season, the relationship between yield and nitrogen ration was weaker. A comparison was made between the critical levels for potato petioles proposed earlier, and results obtained in the present study.

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Zusammenfassung In Feldversuchen wurden die Ver?nderungen im Gesamtstickstoff- und im NO₃-Stickstoff-Verh?ltnis (in Prozent der Trockensubstanz) in verschiedenen Teilen des Kartoffelkrautes und bei verschiedenen Düngergaben studiert. Der Zweck der Versuche war, die M?glichkeit einer Anwendung von Pflanzenanalysen für Ern?hrungsstudien bei der Kartoffel abzukl?ren. Die Angaben über die verwendeten Düngermengen und das Alter der Pflanzen anl?sslich der Probenentnahme sind in den TABELLEN 1 und 2 zusammengestellt. Aus den TABELLEN 3 und 4 ist zu ersehen, welche Pflanzenteile für die chemischen Analysen gebraucht wurden. Der Bereich der Stickstoffwerte war im Leitgewebe gew?hnlich gr?sser als in den Blatteilen. Die Düngungsstufen kamen-vom Ende der Vegetationszeit abgesehen-in allen analysierten Pflanzenteilen deutlich zum Ausdruck (TABELLEN 3 und 4). Grosse Ver?nderungen im Gesamtstickstoff- und NO₃-Stickstoff-Verh?ltnis wurden w?hrend kleinen Zeitintervallen gefunden (TABELLE 5), was die Notwendigkeit einer kurzen und genau umschriebenen Zeitperiode für die Probenentnahme hervorhebt. Eine ziemlich gute Relation zwischen Stickstoff-Verh?ltnis und Ertrag wurde für das Gesamtstickstoff-Verh?ltnis in Blattstielen und Bl?ttchen der oberen Bl?tter in der Mitte der Vegetationsperiode (zur Blütezeit) ermittelt. Eine weniger deutliche, aber immer noch signifikante Relation wurde für NO₃-Stickstoff in den entsprechenden Mustern gefunden (TABELLE 6). Gegen Ende der Vegetationsperiode, ungef?hr 20 Tage nach der Mitte dieser was die Relation zwischen Ertrag und Stickstoff-Verh?ltnis weniger ausgepr?gt. Zwischen früher vorgeschlagenen kritischen Werten und den in den vorliegenden Untersuchungen erhaltenen Ergebnissen wurden Vergleiche angestellt. Daraus ergab sich der Hinweis, dass unter Berücksichtigung der Wachstumsbedingungen, die w?hrend der geschilderten Versuche herrschten, die früher angegebenen kritischen Werte unn?tig hoch sind.

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Résumé L’auteur a étudié dans des expériences au champ les changements dans les proportions d’azote total et d’azote nitrique (en pourcent de matière sèche) dans les différentes parties de la fane avec différented quantités de fertilisants. La recherche visait à déterminer la possibilité d’utiliser l’analyse des plantes comme moyen d’études de la nutrition de la Pomme de terre. Les TABLEAUX 1 et 2 résument les données sur les quantités de fertilisants utilisés et sur l’age des plantes au moment des prélèvements d’échantillons. Un examen des TABLEAUX 3 et 4 montre quelles parties des plantes ont été utilisées pour les analyses chimiques. Les valeurs en azote sont habituellement plus élevées dans les tissus conducteurs que dans les parties de feuille. Sauf à la fin de la période de végétation, les quantités de fertilisants appliqués sont clairement marquées dans toutes les parties de la plante analysées (TABLEAUX 3 et 4). On trouve (TABLEAU 5) de grands changements dans les proportions d’azote total et d’azote nitrique pendant de courtes périodes de temps, ce qui met en évidence le besoin d’une brève période bien définie de prélèvement d’échantillons. On trouve une assez bonne corrélation entre la proportion d’azote total et la production pour ce qui concerne la proportion d’azote total dans les pétioles et les folioles des feuilles supérieures au moment de la pleine végétation (floraison). Une corrélation plus faible mais encore significative se constate pour l’azote nitrique dans les échantillons correspondants (TABLEAU 6). A la fin de la période de végétation, quelque 20 jours après la pleine végétation, la corrélation entre production et proportion d’azote est plus faible. L’auteur fait une comparaison des valeurs critiques antérieurement proposées et des résultats obtenus dans la présente étude. Il obtient des indications que sous les conditions de croissance rencontrées dans les présentes expériences, les quantités critiques proposées antéricurement sont inutilement élevées.