Assessing potato tubers for susceptibility to bacterial soft rot (erwinia carotovora subsp.atroseptica)

Summary A laboratory method is described of assessing the susceptibility of tubers to soft rot (Erwinia carotovora subsp.atroseptica). A bacterial suspension is placed in a hole drilled into the tuber cortex, the weighed tubers are placed in damp airtight boxes that are then gassed with nitrogen and incubated for 5 days at 25°C. The rotted tissue is washed out and the tubers weighed. The rank positions of ten cultivars tested in two successive seasons were in general agreement.

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Zusammenfassung Es wird eine Methode zur Erfassung der Anf?lligkeit von Knollen für Nassf?ule beschrieben. In zehn Knollen jeder Sorte wird ein Loch gebohrt, 5 mm weit und 10 mm tief, und eine Suspension vonErwinia carotovora subsp.asroseptica, enthaltend 6–7×10³ Zellen cm⁻³, hineingegeben. Die Knollen werden gewogen, in Plastikbeh?lter gelegt, mit Stickstoff begast und w?hrend 5 Tagen bei 25°C bebrütet. Das verfaulte Gewebe wird dann ausgewaschen und die Knollen gewogen. Der zeitliche Verlauf des Gewebezerfalls durchE. carotovora subsp.atroseptica bei Pentland Javelin und Stormont Enterprise ist in Abb. 1 dargestellt. Die Rangpositionen von zehn Sorten, die 1979/80 und 1980/81 getestet wurden, stimmten im allgemeinen gut überein (Tabelle 1). Neunzehn Sorten wurden 1980/81 dreimal untersucht (Tabelle 2): Stormont Enterprise und Pentland Ivory waren die resistentesten, und Dunbar Standard, Majestic und Suttons' Foremost die anf?lligsten.

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Résumé Une méthode d'évaluation de la sensibilité des tubercules à la pourriture molle est décrite. Une suspension d'Erwinia carotovora subsp.atroseptica contenant 6–7×10³ cellules par cm³ est placée dans une cavité de 5 mm creusée sur 10 mm de profondeur dans dix tubercules de chaque variété étudiée. Les tubercules sont pesés, placés dans des bacs en plastique, gazés au nitrogène et incubés pendant 5 jours à 25°C. Les tissus pourris sont alors extraits par lavage et les tubercules sont pesés. La durée de désintégration des tissus parE. carotovora subsp.atroseptica pour Pentland Javelin et Stormont Enterprise est montrée dans la figure 1. Les classements des dix variétés expérimentées en 1979/80 et 1980/81 étaient en bonne concordance (tableau 1). Neuf variétés ont été testées en trois occasions en 1980/81 (tableau 2): Stormont Enterprise et Pentland Ivory étaient les plus résistantes, Dunbar Standard, Majestic et Suttons' Foremost les plus sensibles.

     

Effect of acetylsalicylic acid on soft rot produced byErwinia carotovora subsp.carotovora in potato tubers under greenhouse conditions

Summary The efficiency of acetylsalicylic acid (ASA) in inducing localised acquired resistance against infection byErwinia carotovora subsp.carotovora was evaluated by treating potato tubers with ASA at three concentrations. Three days after treatments, tubers were inoculated withE. carotovora subsp.carotovora by wound inoculation or by irrigation with a bacterial suspension. Experiments were performed for two consecutive years. Statistical analysis revealed that treatment of tubers by immersion in ASA solutions at low concentrations induced a significant reduction in the soft rot incidence. Wounding of the tubers was the most effective inoculation method and ASA at concentration of 0.0125% (w/v), pH 7 was more efficient than at 0.025 or 0.05%. No phytotoxicity of such treatment was observed.     

Resistance to soft rot (Erwinia carotovora subsp.atroseptica) in tetraploid potato families obtained from 4x-2x crosses

Diploid potato clones, interspecific hybrids ofSolanum species, having in their originS. tuberosum,S. chacoense, S. yungasense, S. phureja, S. gourlayi, andS. demissum, with resistance to soft rot, were crossed to tetraploid potato clones in 4x-2x crosses. The 24 tetraploid families obtained in a North Carolina II design were examined for tuber resistance to soft rot in a laboratory test and for basic agronomic traits in field trials conducted for two consecutive years. In addition, one family originating from a 4x-2x cross of two susceptible parents was tested. Statistical analysis of the data revealed significant general (GCA) and specific combining ability (SCA) effects, year, GCA (female) × year, GCA (male) × year, and SCA × year upon the inheritance of resistance to soft rot. About 35% of the progeny was selected as resistant to tuber soft rot, and of these 11% showed high resistance combined with good tuber yield, tuber weight, and tuber appearance. The relationships between resistance to soft rot and chosen agronomic traits were not noted or were weakly significant and sporadic. The resistance to tuber soft rot found in diploid potato hybrids can be transferred to the cultivated tetraploid pool through 4x-2x crosses, and a high frequency of offspring posses resistance.     

Long-day-adaptedSolanum phureja as a source of resistance to blackleg caused byErwinia carotovora subsp.atroseptica

Summary Long-day-adaptedSolanum phureja clones were assessed for resistance to blackleg caused byErwinia carotovora subsp.atroseptica under field and controlled environmental conditions over two years. In the field, twenty-two of the twenty-three clones ofS. phureja assessed were as resistant to blackleg as the commercial cultivar Ailsa, the most resistant control, and were significantly (P<0.001) more resistant than the intermediate and susceptible cultivars Wilja and Estima, respectively. Under controlled environmental conditions, resistance in commercial cultivars was more easily overcome. However, 18 of the 21S. phureja clones assessed were significantly more resistant to blackleg than these cultivars.     

Screening tuber-bearingSolanum spp. for resistance to soft rot caused byErwinia carotovora ssp.atroseptica (van Hall) Dye

Summary Soft rot caused by Erwinia carotovora ssp. atroseptica is a major disease of stored potatoes. Since varietal resistance can contribute to control, the work reported was designed to find new sources of resistance among related tuber-bearing Solanum spp. True seeds were imported from two international collections and families were screened for resistance to tuber soft rot. Forty-eight resistant clones were found in 21 out of 100 accessions. These clones will be used in breeding programmes at the diploid or tetraploid level.     

The inheritance of resistance to soft rot (Erwinia carotovora subsp.atroseptica) in diploid potato families

Soft rot of potato tubers, caused byErwinia (Pectobacterium), is a serious disease affecting potato crops during storage. Studies on the inheritance of resistance to tuber soft rot were undertaken on diploid potato hybrids. A total of 480 clones, derived from 12 families, were examined for resistance to soft rot in laboratory tests over 3 years and for basic agronomic traits in field experiments over 2 years. General (GCA) and specific (SCA) combining abilities were significant in the inheritance of resistance to soft rot; however, GCA for female parents were significant in 1 or 2 years during 3 years of evaluation and SCA was significant for eight, two, and six families out of 10 tested in 1994, 1995, and 1996, respectively. There were also significant differences between years. Moreover, marked interactions for GCA_females × year and SCA × year in the variation of soft rot resistance were found. Broad-sense and narrowsense heritability of resistance, measured as diameter of rotten tissue, was estimated as 0.92 and 0.89, respectively. The maternal effect, evaluated in two sets of reciprocal crosses, was not significant for the genetic determination of resistance to soft rot. No significant relationships were found between resistance to soft rot and the main agronomic traits in the tested diploid families. These results suggest that diploid potato clones with resistance to soft rot can be selected after being evaluated over a few seasons. It is also possible to select clones combining good resistance to soft rot with high yield, superior tuber characteristics, and acceptable starch content. These resistant diploids can be used as male parents in 4x-2x crosses in breeding tetraploid potato resistant to soft rot.     

Expression of the chicken lysozyme gene in potato enhances resistance to infection byErwinia carotovora subsp.atroseptica

Infection of potato plants and tubers with the bacteriumErwinia carotovora subsp.atroseptica produces blackleg and soft rot diseases, which cause significant losses to crops and stored potatoes. In order to obtain resistance against this bacterium, the genechly encoding the enzyme lysozyme from chicken was introduced into potato plants (cv. Desirée) viaAgrobacterium- mediated transformation. Sixty-three and 69 transgenic potato clones were evaluated in the greenhouse for resistance to blackleg and soft rot diseases, respectively. Results reported in this paper indicate that 21%-29% of the potato clones showed increased resistance to infection by the bacteriumE. c. subsp.atroseptica T7, as revealed by a reduced severity of blackleg or soft rot symptoms. Nine clones showing different levels of resistance were selected for further molecular analysis. The number of copies of the transgene integrated in the plant genome of these clones was estimated by Southern blot analysis. The level of transgene expression, detected by Northern blot analysis, correlated with the level of resistance detected in these clones.     

Assessing six Austrian potato cultivars for resistance toErwinia carotovora subsp.atroseptica

Summary The susceptibility of six new Austrian cultivars to soft rot, stem rot and blackleg caused byErwinia carotovora subsp.atroseptica was assessed over 2 years in two locations. Soft rot susceptibility was assessed by whole tuber and half tuber tests, stem rot by stem inoculation and blackleg by planting inoculated tubers in the glasshouse. The susceptibility of the cultivars tested with the tuber and blackleg test methods were in general agreement. The half tuber test was more precise in differentiating intermediate levels of susceptibility than the whole tuber test. The reaction of the cultivars to soft rot could be classified as susceptible (Gina and Romina), moderately susceptible (Ditta, Sonja and Bintje), or slightly susceptible (Treff, Komet and Désirée). Results from the stem rot test did not agree with this classification and also depended upon the physiological state of plants as influenced by growing season and glasshouse conditions.     

Assessing potato cultivars for resistance to tuber soft rot (Erwinia carotovora subsp.atroseptica) at four test centres in the UK

Summary Tuber slices of 15 cultivars were inoculated withErwinia carotovora subsp.atroseptica on two occasions at four test centres and the results compared. Correlations in mean lesion diameter between inoculum concentrations, between the same test on different occasions, between centres and between cultivars in different tests were mostly significant in spite of small differences in procedure at each centre. Satisfactory agreement was reached between centres, particularly concerning the most resistant (Cara, Pentland Hawk) and most susceptible (Record, Wilja, Pentland Crown, King Edward) of the cultivars tested. The implications of the findings are discussed in relation to results published elsewhere and to other methods of inoculation.     

Evaluation of diploid potato clones for resistance to tuber soft rot induced by strains ofErwinia carotovora subsp.atroseptica,E. carotovora subsp.carotovora andE. chrysanthemi

Summary Tubers of clones from a diploid hybrid population ofSolanum phureja andS. stenotomum were screened for resistance to tuber soft rot caused by strains ofErwinia carotovora subsp.atroseptica (Eca),E. carotovora subsp.carotovora (Ecc) andE. chrysanthemi (Ech). Significant, positive correlations between resistance to the different strains and species were observed, indicating that screening for resistance to tuber soft rot could be accomplished by using just one of the three pathogens. Strains of Ecc and Ech were found to be much more virulent than strains of Eca. Inoculating with Ecc and Ech resulted in more distinct differences among susceptible, moderately resistant and resistant clones than inoculating with Eca.     

Effects of contamination byErwinia carotovora subsp.carotovora andE. carotovora subsp.atroseptica of potato seed tubers and of cultivar resistance on blanking or nonemergence and blackleg development in Valencia,Spain

Summary High grade potato seed tubers of three cultivars were inoculated in Scotland by vacuum infiltration in suspensions ofErwinia carotovora subsp.carotovora and subsp.atroseptica in different combinations, and transported to Valencia, Spain. They were cut into two to three pieces and planted in January 1984, 1985 and 1986 in fields furrow irrigated before and after emergence. High incidences of blanking and blackleg were associated with seed inoculated with high numbers ofE.c. atroseptica alone or together withE.c. carotovora and not with high or low numbers ofE.c. carotovora alone.E.c. atroseptica predominated at emergence in March in rotting seed pieces which failed to produce a plant, regardless of the seed treatment, and in diseased stems in April but it was replaced byE.c. carotovora in May. The levels of blanking and blackleg after inoculating 16 cultivars with both erwinias were not correlated between years nor were they significantly different within years among most of the cultivars.     

The role of phenols in potato tuber resistance against soft rot byErwinia carotovora ssp.carotovora

Summary Increasing doses of nitrogenous fertilizer increased storage rots in six potato cultivars of which cvs Kufri Sindhuri and Kufri Lalima rotted less and were found to contain high amounts of total phenols compared to the more susceptible cultivars Kufri Jyoti and Kufri Badshah. Nine phenolic acids were identified in the peel and the pulp of tubers and four of these and of other phenolic extracts from tubers suppressed the growth ofErwinia carotovora ssp.carotovora. Research Publication No. 5811, Experiment Station, G.B.P.U.A. & T., Pantnagar 263 145, India.     

The spread ofErwinia carotovora subsp.atroseptica and subsp.carotovora from stem lesions and degenerating seed tubers to progeny tubers in soil

Summary In 1978 and 1979 field experiments were made in which serologically distinct isolates ofErwinia carotovora subsp.atroseptica and subsp.carotovora were inoculated on different dates into stems or seed tubers. The latter had been removed from emerging plants, inoculated and replaced on different dates. Samples of soil and progeny tubers were taken at intervals after inoculation to monitor spread. Progeny tubers were induced to rot and the bacterium responsible was identified by immunodiffusion tests. In 1978 no spread of subsp.carotovora from placement tuber lesions to progeny tubers was detected and spread on one occasion only from stem lesions was detected. Spread of subsp.atroseptica was detected from both inoculum sources. In 1979 spread of subsp.carotovora was detected on eight occasions during the season from placement tubers and on twelve from inoculated stems and for subsp.atroseptica on twenty two and nineteen occasions respectively.

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Zusammenfassung Im Jahr 1977 zeigten die Ergebnisse eines kleinen Feldversuches, dass nach Inokulation von Stengeln der Sorte King Edward mitErwinia carotovora subsp.carotovora der Organismus von den Stengell?sionen auf die Tochterknollen übertragen werden konnte. Um diese Beobachtung abzusichern, die H?ufigkeit solcher übertragung zu untersuchen und die relative Bedeutung von Stengell?sionen und verfaulenden Pflanzknollen als Quelle des Inokulums zu bestimmen, werden 1978 und 1979 Versuche mit serologisch identifizierbaren St?mmen der Subspeziescarotovora undatroseptica durchgeführt. 1978 wurden zwei Versuchspaare angelegt und in einem Versuch wurden Pflanzknollen (die vorher von den wachsenden Pflanzen weggenommen wurden), inokuliert mit subsp.atroseptica untergeschoben (siehe Lapwood & Harris, 1977) und Stengel der gleichen Pflanzen der Sorte Pentland Crown durch Injektion von Subsp.carotovora unter die Epidermis inokuliert. Im zweiten Versuch jedes Paares, vom ersten durch vier Leerreihen getrennt, waren die Inokulationsstellen umgekehrt. Die Versuchspaare waren von einander durch sechs Leerreihen getrennt und ein Paar wurde durch Beregnung mit ungef?hr 25 mm Wasser zu jedem der drei Termine w?hrend der Vegetationsperiode versorgt (17. Juli und 6. September; der für Mitte August geplante Termin entfiel wegen Regen). 1979 wurde nur ein Versuchspaar angelegt, die Beregnung wurde weggelassen. 1978 wurde an drei Terminen inokuliert (Tab. 1) und 1979 an neun (Tab. 2); die Daten der Probenahme sind ebenfalls in den Tabellen angegeben. Bei der Probenahme wurden aus jeder der drei Wiederholungen von jedem Inokulationstermin (und aus den nicht inokulierten Kontrollparzellen) 2 Pflanzen in nebeneinander liegenden Reihen mit einer, des-infizierten Grabgabel aufgenommen. Die in-okulierte (untergeschobene) Knolle wurde entfernt bevor Bodenproben genommen und fünf Tochterknollen jeder Pflanze geerntet wurden. Das die L?sionen enthaltende Stengelgewebe wurde zur Bestimmung und Isolierung von den Pflanzen abgeschnitten. Die Proben einer Parzelle wurden zusammengefasst und Bodenproben auf das Vorhandensein der Subspezies vonE. carotovora geprüft. Bei den Tochterknollen wurde durch Untertauchen in Wasser die F?ule provoziert und der dafür massgebende Erreger durch den von Vruggink & Maas Geesteranus (1975) beschrieben und von Lapwood & Harris (1980) modifizierten Immun-Diffusiontest identifiziert. Die 1978 mit subsp.carotovora inokulierten Knollen verfaulten sehr schnell, aber das Bakterium konnte weder in den faulenden Tochterknollen noch im die inokulierten Knollen umgebenden Boden gefunden werden, mit Ausnahme am 27. September (inokulier am 29. August) in den beregneten Versuchen. Nach der Inokulation der Stengel konnten die Bakterien schnell aus Stengeln isoliert werden, aus den Tochterknollen aber nur am 14. August (Inokulation am 26. Juli) und niemals aus dem Boden, gleichgültig, ob die Parzellen beregnet waren oder nicht. Die Ergenisse der Stengel-und Knolleninokulation mit subsp.atroseptica für die nicht beregneten Parzellen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Das Bakterium wurde mehrmals in Bodenproben aus der Umgebung der inokulierten Knollen gefunden, jedoch niemals im Boden nahe der Tochterknollen, gleichgültig, ob beregnet wurde oder nicht. Es konnte nur am 24. Juli (beregneter Versuch) und am 7. August (nicht beregneter Versuch) in induzierten F?ulen der Tochterknollen identifiziert werden, wobei die inokulierte Pflanzknolle das Inokulum lieferte, aber in vielen F?llen, wenn das Inokulum vom Stengel stammt. Das Muster der Verbreitung (Abb. 1) zeigt, dass das meiste w?hrend der nassen, kühlen Witterung Ende Juli und Anfang August geschah. 1979 konnte die Ausbreitung der subsp.carotovora w?hrend der Vegetationszeit achtmal von inokulierten Knollen und zw?lfmal von inokulierten Stengeln ausgehend beobachtet werden und bei subsp.atroseptica von 22 bzw. 19 (Tabelle 2); Abb. 1 zeigt, die Ergebnisse im Verh?ltnis zu den Witterungsbedingugen. Die Ergebnisse zeigen, dass in Stengel inokulierte Bakterien darauffolgend in Tochterknollen wiedergefunden werden k?nnen wahrscheinlich durch das Abwaschen und den Transport durch Regen. Stengell?sionen scheinen als Quelle des Inokulums ebenso wichtig zu sein, wie die Pflanzknollen, für subsp.atroseptica in beiden Jahren und für subsp.carotovora 1979. Die Stengell?sionen k?nnen für fast die gesamte Wachstumsperiode eine Quelle des Inokulums darstellen, w?hrend nassfaule Pflanzknollen, die schnell bis auf einen leeren Stengel reduziert sind, ihr gesamtes Inokulum bald entleert haben k?nnen. Zus?tzlich wird die Zerfallsrate der Pflanzknolle vielleicht auch durch das Eindringen von Sekund?r-Erregern beschleunigt, wodurch sowohl der Gehalt an Inokulum und die Dauer seiner Verfügbarkeit begrenzt wird, Bedingungen, die vielleicht weniger bei den Stengell?sionen auftreten.

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Résumé Les résultats d'une expérimentation au champ, à petite échelle, à Rothamsted en 1977, montraient que lorsqueErwinia carotovora subsp.carotovora était inoculé dans les tiges de la variété King Edward, l'organisme pouvait être transmis à partir des lésions sur tiges, aux tubercules-fils. Pour confirmer cette observation, pour rechercher la fréquence de ce type de propagation et pour déterminer l'importance relative des lésions de tiges et des tubercules de semence pourris comme sources d'inoculum, des expérimentations ont été conduites en 1978 et en 1979 en utilisant une souche identifiée sérologiquement de subsp.carotovora et aussi de subsp.atroseptica. En 1978 deux séries d'expérimentations ont été mises en place et dans la première expérimentation de chaque série, des tubercules de semence (prélevés sur des plantes en culture), inoculés avec subsp.atroseptica ont été introduits (voir Lapwood & Harris, 1977) et les tiges des mêmes plantes de variétés Pentland Crown ont été inoculées avec subsp.carotovora par injection hypodermique. Dans la seconde expérimentation de chaque série, séparée de la première par quatre rangs non plantés, les sites d'inoculation étaient inversés. Les séries d'expérimentations étaient séparées l'une de l'autre par six rangs non plantés et la première série était irriguée par aspersion pour couvrir approximativement un besoin de 25 mm en trois occasions durant la saison (à savoir, 27 Juillet et 6 Septembre; celle prévue à la mi-ao?t n'a pas été appliquée à cause de la pluie). En 1979, seule une série d'expérimentations a été mise en place, l'irrigation ayant été omise. En 1978, il y avait trois date d'inoculation (Tableau 1) et en 1979, neuf (Tableau 2). Les dates d'échantillonnage sont également indiquées dans les tableaux. Pour l'échantillonnage, deux plantes de rangs adjacents sont arrachées avec une bêche désinfectée, à raison de 3 répétitions pour chaque date d'inoculation (et pour les parcelles témoins non inoculées). Le tubercule inoculé était enlevé avant de prendre les échantillons de sol et cinq tubercules fils sur chaque plante. Les tissus de tiges contenant la lésion étaient détachés de la plante pour détermination et isolement. Les échantillons de chaque parcelle étaient groupés. Les sols étaient examinés en ce qui concerne la présence des subsp. d'E. carotovora et les tubercules fils étaient mis à pourrir par immersion dans l'eau et l'agent causal était identifié par la méthode sérologique d'immunodiffusion décrite par Vruggink & Maas Geesteranus (1975) et modifiée par Lapwood & Harris (1980). En 1978, les tubercules inoculés avec subsp.carotovora pourrissaient rapidement mais la bactérie n'a pas été détectée dans les pourritures des tubercules fils induits et dans le sol entourant le tubercule inoculé sauf le 27 Septembre (inoculation du 29 Ao?t) dans l'expérimentation conduite en irrigation. Lorsque les tiges étaient inoculées, les bactéries étaient à nouveau isolables des tiges, mais elles n'étaient retrouvées dans les pourritures des tubercules fils que le 14 Ao?t (inoculation du 26 Juillet) et jamais dans le sol, que les parcelles soient irriguées ou non. Les résultats de l'inoculation des tiges et des tubercules avec subsp.atroseptica sont indiqués dans le Tableau 1 pour la condition non irriguée seulement. La bactérie a été retrouvée de nombreuses fois dans le sol entourant les tubercules inoculés mais jamais dans le sol environnant des tubercules fils que les parcelles soient irriguées ou non. Elle est retrouvée dans les pourritures des tubercules fils induits seulement le 24 Juillet (conditions irriguées) et le 7 Ao?t (condition non irriguée) lorsque le tubercule de semence inoculé était la source d'inoculum, mais dans de nombreuses occasions lorsque l'inoculum provenait de la tige. Le modèle indique (fig. 1) qu'il y avait plus de propagation par temps humide et frais de fin juillet et début ao?t. En 1979, la propagation de subsp.carotovora était mise en évidence à neuf reprises durant la saison à partir des tubercules inoculés et en 12 occasions à partir des tiges inoculées et celle de subsp.atroseptica dans 22 et 19 occasions respectivement (Tableau 2); les résultats sont en relation avec les param⪻tres climatique dans la fig. 1. Les résultats montrent que les bactéries inoculées aux tiges peuvent être retrouvées dans les tubercules fils, probablement à cause du lessivage et du transport par la pluie. Les lésions de tiges apparaissent comme était aussi importantes que le tubercule de la semence en tant que source d'inoculum pour subsp.atroseptica pour les deux années et pour subsp.carotovora en 1979. Les lésions de tiges peuvent être une source d'inoculum persistante durant la saison de culture du fait que les tubercules de semence sont atteints de pourriture molle. Ces lésions peuvent rapidement se limiter à une tige détruite et ainsi éliminer rapidement leur inoculum. De plus, le niveau de dégradation des tubercules de semence peut être accru par l'intervention d'organismes secondaires qui limitent à la fois le taux d'inoculum produit et la durée de sa disponibilité, conditions moins vraissemblables peut être d'apparaitre avec les lésions sur tiges.

     

Evaluation of a PCR kit for the detection ofErwinia carotovora subsp.atroseptica on potato tubers

Summary A PCR-based kit, Probelia^TM, for the detection ofErwinia carotovora subsp.atroseptica (Eca) on potatoes was evaluated at five laboratories in four countries. The kit is based on DNA-specific PCR amplification followed by detection of amplicons by hybridization to a peroxidase-labelled DNA probe in a microplate. Specificity of the PCR primers for Eca, regardless of serogroups, was confirmed by testing against 246 bacterial, fungal and plant species. Detection limits of the assay varied little between six Eca strains in pure cultures (1.3×10² to 1.5×10³ cells ml⁻¹). When Eca-free tuber peel extract from four cultivars was inoculated with known numbers of 15 Eca strains, detection limits were more variable (1.0×10¹ to 6.2×10³ cells ml⁻¹ peel extract), attributed probably to inconsistency in the recovery of DNA during extraction. When the PCR assay was compared with three current commercial Eca detection methods, using naturally contaminated tubers, results matched most closely those from viable counts on a selective medium, the most sensitive method (88%), followed by enrichment ELISA (72%) and last ELISA (30%), the least sensitive method.     

Potato early dying disease in the Pacific Northwest caused byErwinia carotovora pv.carotovora andE. carotovora pv.atroseptica

Premature death of potato vines is widespread in irrigated potato fields of the Pacific Northwest.Verticillium dahliae is a major cause of early dying in fields with a history of potato production, but in fields new to potato production, or those that have been fumigated and have a lowV. dahliae population in the soil, premature death of vines can also occur.Erwinia carotovora pv.carotovora (Ecc) andE. carotovora pv.atroseptica (Eca) have been implicated in the early dying disease syndrome in these fields. Both bacterial pathogens are associated with symptoms similar to those caused byV. dahliae; i.e., a progressive chlorosis and necrosis of the foliage and vascular discoloration that may extend a short distance up the stem. Greenhouse pathogenicity studies on cv. Russet Burbank cuttings in which symptom development was identical to that produced byV. dahliae have verified thatEcc andEca can cause potato early dying.     

Enhanced resistance to bacterial infection byErwinia carotovora subsp.atroseptica in transgenic potato plants expressing the attacin or the cecropin SB-37 genes

Blackleg and soft rot diseases, caused by the bacteriumErwinia carotovora, are among the diseases that cause important losses in culture and storage of potato. In this paper, we introduced bacterial resistance into potato, via genes encoding for proteins with antibacterial activity. For this purpose, potato clones were transformed either with the gene encoding the acidic attacin protein fromHyalophora cecropia, or with the gene encoding the cecropin analog peptide SB37. These clones were evaluated for soft rot and blackleg resistance, after inoculation with the bacterial strainErwinia carotovora subsp.atroseptica T7. Results reported in this paper indicate that a considerable percentage of the potato clones (15–22%) showed increased resistance to bacterial infection, revealed by reduced severity of blackleg or soft rot symptoms. Expression of the transgenes was demonstrated in some of the clones by Northern blot analysis. This is the first report indicating that expression of the gene encoding for an attacin protein and for the cecropin SB-37 peptide in transgenic potato confers increased resistance to bacterial infection.     

The spread ofErwinia carotovora var.atroseptica (blackleg) and var.carotovora (tuber soft rot) from degenerating seed to progeny tubers in soil

Summary In 1977, spread of serologically identifiable strains ofErwinia carotovora var.atroseptica and var.carotovora were traced from inoculated ‘seed’ through soil to progeny tubers of cv. Pentland Crown by placing inoculated tubers against the seed tubers of field plants at four different dates from late June to September. Progeny tubers were dug and soil samples taken 2, 4 and 8 weeks after placement and at a common final harvest, and tubers induced to rot and the causal organism identified by immunodiffusion serology. Early placements coincided with the onset of predominantly dry weather which lasted until early August and although bacteria of both varieties were detected in soil none were found in induced progeny tuber rots. Much of August was wet and resulted in successful spread of both pathogens to progeny tubers. Most of September was dry and spread to progeny from the last placement date was only detected in early October following late September rain.

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Zusammenfassung Der 1977 durchgeführte Feldversuch ist eine Fortsetzung der 1976 begonnenen Arbeit, in der die Ausbreitung eines serologisch identifizierbaren Stammes vonErwinia carotovora var.atroseptica von infiziertem Pflanzgut auf die Tochterknollen der Sorte Pentland Crown nachweisbar war, in dem inokulierte Knollen gegenüber der der Pflanzknollen in das Feld gebracht wurden (Harris & Lapwood, 1977). Um zu bestimmen, ob eine übertragung stattgefunden hat, wurden die Tochterknollen zuverschiedenen Zeiten w?hrend der Wachstumsperiode geerntet, die F?ule ausgel?st und das verantwortliche Bakterium durch einen Immundiffusionstest identifiziert (Vruggink & Maas Geesteranus, 1975). Die 1977 durchgeführten Untersuchungen vergleicht in zwei nebeneinander liegenden Feldversuchen die Ausbreitung von var.atroseptica und von einem serologisch identifizierbaren Stamm von var.carotovora. Material und Methoden entsprechen den bei Harris & Lapwood (1977) beschriebenen und Tabelle 1 zeigt die 4 Daten, an denen die inokulierten Pflanzknollen in den Bestand gebracht wurden, sowie die Daten 2, 4 und 8 Wochen nach der Pflanzung der inokulierten Knollen an denen Boden-und Knollenproben genommen wurden. Die Abbildung zeigt die Beziehungen zwischen der Ausbreitung der inkubierten St?mme in den Boden und in die Tochterknollen und der Bodentemperatur in der Knollenansatzzone und der w?chentlichen Regenmenge. Pflanzungen Ende Juni und Anfang Juli fielen mit dem Beginn einer trockenen Wetterperiode zusammen, die bis Anfang August anhielt und obwohl Bakterien beider Variet?ten im boden gefunden wurden, konnten mit Ausnahme von var.carotovora am 5. September, 8 Wochen nach der Pflanzung im Juli, keine in faulenden Tocheterknollen entdeckt werden. Der August war nass und dies führte zu einer erfolgreichen Ausbreitung beider Pathogene in Tochterknollen nach der Auspflanzung im August. Der September war trocken und eine Ausbreitung von der Auspflanzung im September wurde nur Anfang Oktober nach einem Regen im September gefunden. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse über den Zustand der Mutter-(Pflanz)-knollen, die von den Pflanzen nicht entfernt worden waren und der bei jeder probennahme beschrieben wurden. Anfang Juli begann bei einigen der Zerfall, bei den meisten jedoch erst Ende September. Isolierungen aus faulenden Knollen von ‘inokulierten’ Parzellen ergaben meistens ‘fremde’ St?mme, aber einige reagierten doch mit den spezifischen Antiseren; in den Kontrollparzellen waren nur ‘fremde’ St?mme zu finden. Das Vorhandensein der natürlichen Pflanz-(Mutter)-knolle ver?nderte unzweifelhaft das Ausbreitungsmuster, obwohl es natürlich m?glich ist, dass in den Infektionsstellen der Tochterknollen Vermischungen zwischen ‘eingeführten’ und ‘fremden’ St?mmen stattgefunden haben. Diskutiert wird der Wert solcher Versuche, in der Untersuchung über die Rolle der faulenden Pflanzknolle. Die Verwendung inokulierter von der Pflanze abgel?ster Knollen hat den Vorteil, dass eine Art ‘Boden-Inokulum’ zu verschiedenen Zeiten eingeführt und der Einfluss der nachfolgenden Wetterbedingungen auf die Ausbreitung der Bakterien untersucht werden kann: die anhaftende Mutterknolle ist in diesem Zusammenhang nur von wenig Nutzen, da der Zeitpunkt und die Ursache des Faulens nicht bekannt sind. In Grossbritannien wird var.carotovora als zweitrangig betrachtet gegenüber var.atroseptica. Dieser Versuch zeigt, dass beide Pathogene sich gleich gut von ‘Bodenquellen’ ausbreiten k?nnen, und dass daher die Rolle von var.carotovora, die h?ufig in Pflanzgut auftritt, vor allem in Herkünften aus Stengelabschnitten (VTSC), intensiver untersucht werden muss.

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Résumé L'expérimentation au champeffectuée en 1977 est la suite de travaux commencés en 1976; on a suivi alors la transmission d'une race sérologiquement identifiable d'Erwinia carotovora var.atroseptica d'une semence inoculée à des tubercules fils de la variété Pentland Crown en plantant des tubercules inoculés contre des tubercules de semence en plein champ (Harris & Lapwood, 1977). Pour déterminer comment l'évolution a eu lieu, les tubercules fils récoltés à différents stades sont conduits à putréfaction et la bactérie responsable identifiée par des tests d'immunodiffusion (Vruggink & Maas Geesteranus, 1975). L'étude de 1977 compare le mode de transmission de var.atroseptica et d'une race sérologiquement identifiable de var.carotovora dans deux expémentations placées c?te à c?te en plein champ. Le matériel et les méthodes suivent ceux décrits par Harris & Lapwood (1977); le tableau I montre les quatre dates de mise en place dans la culture des tubercules inoculés et les dates de prélèvements de tubercules et de sol, 2, 4 et 8 semaines après cette mise en place. Comme le montre la figure 1, la transmission des souches incubées aux tubercules fils et dans le sol est en relation avec la profondeur de tubérisation et la pluviométrie hebdomadaire. La mise en terre à la fin juin et début juillet co?ncide avec le début du temps chaud qui dura jusqu'à début ao?t et, quoique les bactéries des deux variétés soient détectées dans le sol, aucune n'a été découverte dans les pourritures de la descendance, à l'exception de la variétécarotovora le 5 septembre, sur l'échantillon de 8 jours correspondant aux tubercules mis en place en juillet. Une grande partie du mois d'ao?t a été humide et il en résulte une transmission favorable des deux pathogènes aux tubercules fils pour les échantillons mis en terre en ao?t. La plus grande partie de septembre a été sèche, aussi nous n'avons décelé dans les lots mis en place en septembre la transmission à la descendance qu'au début octobre, après les pluies de fin septembre. Le devenir des tubercules mères, qui n'ont pas été détachés de la plante, est étudié à chaque échantillonnage, et les résultats sont décrits dans le tableau 2. Peu ont commencés à se désagréger avant début juillet et beaucoup fin septembre. Des isolements de tubercules pourris montrent la présence de races sauvages dans les parcelles inoculées, et quelques-unes réagissent avec les anti-sérums spécifiques; les isolements à partir de tubercules pourris provenant de parcelles témoins révèlent uniquement l'existence de races ‘sauvages’. Ainsi, la présence de tubercules mères a perturbé le type de transmission décrit, bien qu'une compétition ait pu avoir lieu entre races ‘introduites’ et ‘sauvages’ aux sites d'infection des tubercules fils. La valeur de ce type d'expérimentation dans l'étude du r?le du tubercule de semence pourrie est discutée. L'utilisation de tubercules inoculés indépendants de la plante présente deux avantages: on peut introduire la source d'inoculum du sol à différentes dates et étudier les effets des conditions climatiques ultérieures sur la transmission bactérienne; le tubercule mère, en tant que source d'inoculum, n'est guère utile puisque la date et la cause des pourritures ne sont pas connues. En Grande-Bretagne, la variétécarotovora est considérée comme d'importance secondaire par rapport à la variétéatroseptica. Cette expérimentation suggère que les deux pathogènes peuvent se transmettre facilement à partir des sources du sol, et par conséquent le r?le de la variétécarotovora, qui est présente fréquemment dans les lignées de semence et qui provient spécialement de bouturage, nécessite d'être étudiée de fa?on plus intensive.

     

Ultrastructure of entry and spread ofErwinia carotovora var.atroseptica into potato tubers

Summary Bacterial entry into potato tubers through wounds and lenticels was affected by the environment, especially by the prevailing relative humidity. Light and electron microscope examination of tubers inoculated withErwinia carotovora var.atroseptica under various environmental conditions showed that resistance to invasion was apparently due to the laying down of a barrier of suberin in the intercellular spaces and in two bands within the cell wall. The suberin barrier, if complete, prevents invasion; if, however, the barrier is incomplete, pectolysis spreads through the gaps and in such cases the suberin may be by-passed by the bacteria. Even in the absence of a complete suberin barrier, the periderm offers considerable resistance to bacterial invasion, due to the paucity of pectin and lack of intercellular spaces. In all cases the pathogen is wholly intercellular.

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Zusammenfassung Der Eintritt der Bakterien in die Kartoffelknollen durch Wunden und Lentizellen wurde durch die Umwelt beeinflusst. Die TTC (Triphenyltetrazoliumchlorid)-Reaktion der inokulierten Lentizellen zeigten, dass eine Infektion nur bei einer relativen Feuchtigkeit von mehr als 80% (Tabelle 1) vorkommt. Die Anf?lligkeit frischer Wunden scheint eher durch die Entwicklung von Suberin als von Wundperiderm (Tabelle 2) begrenzt zu werden. Sowohl Verkorkung als auch Peridermbildung erfolgten bei hohen Temperaturen und/ oder relativer Feuchtigkeit schneller als bei niedriger (Tabelle 3). Bei in Inokulum eingelegten Knollen war die Eindringungsgeschwindigkeit unter Lentizellen konstant: diejenige unter Wunden war gleich, ausgenommen in den Anfangsstadien, als sie langsamer war (Abb. 3). Untersuchunge im Licht- und Elektronenmikroskop von Knollen, die unter verschiedenen Umweltsbedingungen mitErwinia carotovora var.atroseptica inokuliert wurden, zeigten, dass die Resistenz gegen das Eindringen offenbar auf die Bildung einer Korkbarriere in den interzellularen R?umen und in zwei B?ndern innerhalb der Zellwand (Abb. 1, 2, 4) zurückzuführen ist. Die Suberinschicht, wenn sie vollst?ndig ist, verhindert das Eindringen; wenn die Barriere jedoch unvollst?ndig ist, k?nnen beim Abbau von Pektin die Bakterien die Korkschicht umgeben (Abb. 5C, D). In befallenen Geweben sind die Bakterien v?llig interzellul?r (Abb. 5A, B). Selbst beim Fehlen einer vollst?ndigen Barriere aus Suberin bietet das Periderm dank der geringen Menge Pektin und dem Fehlen interzellularer R?ume (Abb, 4D, E, 1B) den eindringenden Bakterien betr?chtlichen Widerstand. Der Hoepner-Vor-satz-Test zeigt an, dass sowohl in hoch empfindlichen, wuchernden Lentizellen als auch in resistenten Gewebe, wie z.B. Periderm, genügend Polyphenole vorhanden sind; sie sind stets intrazellul?r, weshalb es wahrscheinlich ist, dass diese Substanzen nicht als eine direkte Schranke gegenErwinia wirken.

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Résumé La pénétration bactérienne dans les tubercules de pomme de terre par les blessures et les lenticelles dépendent de l'environnement. La réaction de lenticelles inoculées au TTC (triphenyl tetrazolium chlorure) montre que l'infection appara?t seulement à des humidités relatives supérieures à 80% (Tableau 1). La susceptibilité des blessures fra?ches appara?t limitée par le développement de suber plut?t que par celui du périderme de blessure (Tableau 2). La tubérisation et la formation du périderme sont toutes deux plus rapides à haute température et/ou à humidité relative élevée plut?t que basse (Tableau 3). Chez les tubercules immergés dans l'inoculum, la vitesse de pénétration directement sous les lenticelles est constante; la pénétration directement sous les blessures est similaire sauf dans les stades initiaux où elle est plus lente (Fig. 3). L'examen à la lumière et au microscope électronique de tubercules inoculés avecErwinia carotovora var.atroseptica sous diverses conditions de milieu montre que la résistance à l'invasion est due apparemment à la formation sousjacente d'une barrière de suber dans les espaces intercellulaires et dans deux bandes à l'intérieur de la paroi cellulaire (Fig. 1, 2, 4). La barrière de suber, si elle est complète, prévient l'invasion; si cependant la barrière est incomplète, la pectolyse s'étend au travers des lacunes et dès lors le suber peut être contourné par les bactéries (Fig. 5C, D). Dans les tissus envahis, les bactéries sont entièrement intercellulaires (Fig. 5A, B). De même lorsqu'une barrière complète de suber est absente, le périderme offre une résistance considérable à l'invasion bactérienne, en raison de la faible quantité de pectine et du manque d'espaces intercellulaires (Fig. 4D, E, 1B). Le test Hoepner-Vorsatz indique que les polyphénols sont abondants dans les lenticelles proliférantes hautement susceptibles aussi bien que dans les tissus résistants tel qu'un périderme, et sont toujours intracellulaires; par conséquent, il appara?t vraisemblable que ces substances ne constituent pas un rempart direct contreErwinia.

     

Position and date of seed tuber inoculation byErwinia carotovora ssp.atroseptica and appearance of potato blackleg

Summary The date of inoculation and the part of the potato seed tuber inoculated both influenced the number of blackleg plants appearing in June, July and August. In winter, inoculation of the heel end was more effective than inoculation of the rose end of seed tubers, but there were no significant differences following inoculation earlier, in autumn, or later, in spring.