Morphological changes in tuber buds during dormancy and initial sprout growth of seed potatoes

Summary Potato tuber dormancy is usually defined as lasting from tuber initiation until a sprout of 2 mm long has been formed under storage conditions optimal for sprouting. We tried to find out whether there is a period during which buds of seed tubers do not grow and whether different batches of seed take the same time to grow sprouts 2 mm long. We measured changes in number of leaf primordia and length of tuber buds of cvs Diamant and Désirée over two years. After early haulm pulling, buds did not grow for at least 60 days (‘Diamant’) or 95 days (‘Désirée’). Buds in both cultivars and two tuber weights of ‘Diamant’ took about 20 days from the estimated onset of sprouting to grow 2 mm long. We question whether this period is always similar and thus whether the moment sprouts 2 mm long have formed is a good criterion for the end of dormancy.     

Accumulation of protein,non-protein nitrogen and starch during tuber growth of three potato cultivars

The proportion of protein and non-protein nitrogen (NPN) in tuber dry matter decreases rapidly during the initial stages of tuber growth. Protein then stabilizes but NPN increases during the final stages of tuber growth. The percentage of starch in the dry matter increases rapidly during early tuber growth and then either stabilizes or increases at a slower rate. Protein and starch are accumulated at constant rates with respect to tuber growth and the relative amount of protein or starch in the tuber is logarithmically related to tuber size. During tuber growth some protein molecular weight classes increase in concentration while others decrease. We propose a model, based on the growth of storage parenchyma, to explain the data.     

Measurement of diurnal changes in potato tuber growth

A system was developed for continuous,in situ measurement of potato tuber growth. The system consists of a linear variable differential transformer (LVDT) attached to a nylon line which is looped around a developing tuber. Tension is applied to the line so that changes in tuber circumference can be measured with the LVDT and recorded at selected time intervals with a datalogger. Measurements of tubers from potted plants grown in the greenhouse show that tubers follow a diurnal pattern of expansion and contraction. Expansion occurs primarily during the late night and early morning hours when turgor recovery normally occurs.     

Potato tuber water potential components during storage

Measurements of the water potential components in stored potato tubers were made over two storage seasons. Total potential at harvest was about ?0.3 MPa and decreased to ?0.5 to ?0.6 MPa over the first 5 to 7 weeks of storage. During the remaining 25 weeks of storage the potential decreased another 0.1 MPa. Increases in osmotic pressure of about 0.1 MPa occurred during the first 5 to 7 weeks and turgor pressure decreased about 0.2 MPa, after which both were nearly steady. The small changes in osmotic pressure were correlated with changes in total sugars.     

Effects of tuber size on dry-matter content of tubers during growth of two maincrop potato varieties

Summary Two experiments are reported which examined the relationship between tuber size and dry-matter content during growth of the maincrop varieties, Desiree and Maris Piper. The relationship was negatively quadratic throughout growth in both varieties but the decline in dry-matter contents at large tuber sizes was more marked in Maris Piper than Desiree. Dry-matter content of individual tuber sizes increased during the early stages of their growth but later declined: the magnitude of these changes was large. The implications of these effects of tuber size and time of harvest are discussed in relation to the determination of accurate dry-matter contents of treatments and varieties.

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Zusammenfassung Es wird über zwei Versuche berichtet, in denen die Beziehung zwischen Knollengr?sse und Trockensubstanzgehalt w?hrend des Wachstums von zwei Sorten, Désirée und Maris Piper, untersucht wurde. Die Daten wurden mittels einer ?hnlichen orthogonal polynomialen Methode wie die von Wurr & Allen (1974), welche die Ergebnisse in gut geeigneten Kurven darstellten, analysiert. Die Beziehung zwischen Knollengr?sse und Trockensubstanzgehalt war an allen Erntedaten negativ quadratisch. Sie war aber für beide Sorten signifikant verschieden. Die Abnahme des Trockensubstanzgehaltes in grossen Knollen war bei Maris Piper ausgepr?gter als bei Désirée (Abb. 1 und 3). Die Trockensubstanzgehalte einzelner Knollengr?ssen stiegen w?hrend den frühen Stadien des Knollenwachstums an, erreichten ein Maximum und nahmen dann ab. Diese Aenderungen waren ziemlich gross, z.B. Knollen von 38–45 mm der Sorte Piper wiesen anf?nglich einen Trockensubstanzgehalt von ungef?hr 14% auf, der zu einem Maximum von 22% anstieg und bis zum letzten Erntedatum auf 20% sank. Die starken Einflüsse sowohl der Knollengr?sse als auch des Erntedatums machen es notwendig, dass beim Entscheid für Probeentnahme-Verfahren zur Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes beide Faktoren sorgf?ltig in Betracht gezogen werden. Die Verwendung nichtkalibrierter Knollenproben an nur einem Erntedatum kann für das Erfassen wirklicher Unterschiede ungenügend sein oder in gewissen F?llen die Unterschiede im Trockensubstanzgehalt verzerren.

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Résumé Il est rendu compte de deux expérimentations qui étudient la relation entre le calibre des tubercules et la teneur en matière sèche, durant la végétation, pour deux variétés: Désirée et Maris Piper. Les résultats sont analysés par la technique des polyn?mes orthogonaux, semblable à celle décrite par Wurr & Allen (1974), qui fournit des courbes bien ajustées aux données. La relation entre le calibre et la teneur en matière sèche est négativement quadratique pour toutes les dates de récolte et significativement différente pour les deux variétés. La diminution du taux de matière sèche des gros tubercules est plus marquée pour Maris Piper que pour Désirée (Fig. 1 et 3). La teneur en matière sèche de chaque tubercule augmente pendant les premières phases de la tubérisation, atteint un maximum puis décro?t. Cette évolution est importante pour Maris Piper dont les tubercules 38/45 mm passent d'une teneur en matière sèche de 14% à un maximum de 22%, puis diminuent à 20% pour la dernière date de récolte. Compte tenu de l'influence importante des deux facteurs, calibre et date de récolte, il est nécessaire de procéder avec soin à la prise d'échantillon pour déterminer la matière sèche. Un prélèvement effectué dans un stockage en vrac, non calibré, correspondant à une seule date de récolte, peut empêcher la détection de réelles différences ou, dans certains cas, modifier les différences de teneur en matière sèche.

     

Investigations on sprout growth in cv. Maris Piper: tuber wounding effects and growth from tuber cores of different dimensions

Summary Sprout dry weight accumulation was stimulated by an increase in the amount of tuber substrate available. Wounding had an additional promotory effect on both dry weight accumulation and extension growth. Sprout dry weight accumulation from tuber cores of the same fresh weight was enhanced by an increase in the diameter of the core when samples were planted either in perlite or UC compost. In compost, elongation rates of both main and branch sprouts were inversely related to core fresh weight but positively related to core diameter when fresh weight was kept constant. The number of branch sprouts per eye was positively related to core fresh weight.

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Zusammenfassung Der Verlauf des Keimwachstums wurde mit Knollen, die in verschiedenen Abst?nden vom keimenden Auge verletzt waren. untersucht. Die Inkubation erfolgte bei 12°C im Dunkeln in feuchtem ‘University of California’ Kompost. Obwohl die Steigerung des Keimtrockengewichtes mit der Zunahme an verfügbarem Knollensubstrat erh?ht wurde, hatte die Verletzung noch einen zus?tzlichen steigernden Einfluss, sowohl auf das Keimtrockengewicht als auch auf das L?ngenwachstum, das noch st?rker gef?rdert wurde (Abb. 1). Wahrscheinlich sind sowohl das Ausmass der Verletzung als auch der Abstand der Verletzung vom Keim wichtig in bezug auf den Wachstumseinfluss. Der Einfluss der Gr?sse der Knollenstücke auf das Keimwachstum wurde ebenfalls untersucht. Zus?tzlich zu der positiven Wirkung des steigenden Knollenstückgewichtes auf die Erh?hung des Keimtrockengewichtes zeigte sich noch ein weiterer Einfluss durch eine Vergr?sserung des Knollenstückdurchmessers (Abb. 2). Wurden die Knollenstücke in Kompost gepflanzt, zeigte sich in bezug auf das L?ngenwachstum sowohl der Haupt-als auch der Seitentriebe ein umgekehrtes Verh?ltnis zum Frischgewicht der Knollenstücke, aber ein positives zum Durchmesser der Knollenstücke bei konstantem Frischgewicht (Abb. 3). Die Zahl der Seitentriebe pro Auge war mit dem Frischgewicht der Knollenstücke positiv korreliert.

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Résumé La cinétique de la croissance du germe a été étudiée à l'aide de tubercules blessés à différentes distances des yeux, en maintenant des explantats à 12°C et à l'obscurité, dans un compost humide mis au point à l'Université de Californie. Bien que l'accumulation de matière sèche dans le germe ait été stimulée par l'augmentation du substrat assimilable provenant des gros explantats, la blessure a provoqué un effet cumulatif sur la teneur en matière sèche du germe et, de fa?on plus conséquente, sur son élongation (fig. 1). Il semble que l'importance de la blessure ainsi que sa distance par rapport à l'oeil jouent un r?le déterminant sur le dégré de réponse du germe. Des expériences ont également été réalisées sur des fragments de tubercules pour déterminer l'effet de la dimension de l'explantat sur la croissance du germe. En plus de l'effet positif sur la teneur en matière sèche, d? à l'augmentation du poids de l'explantat, on a observé un effet favorable lorsque le diamètre de ce dernier était plus élevé (fig. 2). Après plantation dans le compost, le taux d'élongation du germe principal et des germes ramifiés tendait à être inversé par rapport au poids frais de l'expplantat mais restait positif par rapport à son diamètre, à poids frais égal (fig. 3). Le nombre de ramifications par oeil était en relation directe avec le poinds frais de l'explantat.

     

Source–sink relations and kernel weight differences in maize temperate hybrids

Maize (Zea mays L.) kernel weight (KW) response to changes in assimilate availability per kernel during grain filling suggests that plants establish an early kernel sink potential that place them to grow close to a saturating assimilate availability condition during late grain-filling, meaning source limitations are common only early in kernel development. As maize reproductive efficiency in kernel set is not constant across different plant growth rates (PGR) around flowering, we used PGR per kernel during this period as an indicator of source availability per kernel. We tested whether PGR per kernel during flowering or during the effective grain-filling period were correlated to genotypic and environmental differences in final KW. Plant growth rate during both periods, KW, kernel growth rate during the effective grain-filling period, total duration of grain filling and kernel number per plant were measured in 12 commercial genotypes differing in KW sown at two sites under full irrigation. As expected from the curvilinear response relating kernel number per plant and PGR around flowering, increased PGRs resulted in higher PGR per kernel around this period (r² = 0.86; p < 0.001). Differences in final KW due to genotypes or environments were significantly explained by the PGR per kernel around flowering (r² = 0.40; p < 0.001), and not by the PGR per kernel during the effective grain-filling period. Genotypes differed in kernel growth rate (p < 0.001) and grain-filling duration (p < 0.001). The former was well explained by PGR per kernel around flowering (r² = 0.66; p < 0.001), but showed no relationship with the PGR per kernel during the effective grain-filling period. Grain-filling duration was partially explained (r² = 0.27; p < 0.01) by the ratio between PGR per kernel during the effective grain-filling period and kernel growth rate, but differences in duration were negligible compared to those observed in the ratio (∼41% versus ∼130%, respectively). Together, these results support the importance of source availability per kernel during early grain filling on the determination of maize potential sink capacity and final KW. Early resource availability per kernel was accurately estimated as PGR per kernel around the period of kernel number determination, which helped explain genotypic and environmental differences in maize final KW as well as in kernel growth rate.     

Effect of water stress during tuber formation on subsequent growth and internal defects in Russet Burbank potatoes

A study was conducted to evaluate the effect of early season water stress on yield, quality, and internal disorders of Russet Burbank potatoes grown on sandy soil. There were trends for decreased internal disorders early in the season as the water stress increased. However, these trends did not persist. At harvest in mid-September there was no consistent association between internal disorders of U.S. No. 1 tubers and early season irrigation treatments. Yield, grade, and specific gravity were affected to a minor degree by the treatments.     

Mother tuber reserves as factors limiting potato sprout growth

Summary The transfer of dry matter from potato tuber to sprout was followed for samples with either 1, 2 or 4 sprouting eyes per tuber and for samples grown in moist compost in the dark or in chitting trays either in the light or dark. Competition between sprouts for tuber reserves occurred in all treatments but it was reduced in the compost. Differences in dry-matter transfer could not be explained in terms of limited carbohydrate availability. Analysis of protein and total amino acid levels of sprouts and tubers did not implicate these nitrogenous compounds as major limiting factors. Limited sprout growth during storage in the dark was associated with the limited availability of calcium.

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Zusammenfassung Die Mobilisierung der Reservestoffe der Knolle wurde mit Proben, die 1,2 oder 4 keimende Augen pro Knolle hatten, untersucht. Die Inkubation erfolgte entweder in feuchtem Kompost im Dunkeln oder in Vorkeimkisten im Dunkeln oder unter Licht. Die Konkurrenz zwischen den Keimen, ausgedrückt durch eine verringerte Zunahme der Trockenmasse pro Auge, nahm mit der Zahl der keimende Augen zu (Abb. 1a). Wachstum im Kompost reduzierte die Konkurrenz und verursachte die schnellste Rate an Trockenmassetransfer, Bei dieser Behandlung war der Gehalt an St?rke in den Keimen gering, viel h?here Werte ergaben sich bei den im Dunkeln in Vorkeimkisten gewachsenen Proben (Tab. 2). Es wird angenommen, dass das die Bildung eines sekund?ren Sinks für translozierte Zucker in langsam wachsenden Keimen wiederspiegelt und anzeigt, dass die verfügbarkeit der Kohlenhydrate keinen begrenzenden Faktor darstellt. Die Analysen des Proteingehaltes und der Gesamtaminos?uren erbrachten ungenügende Ergebnisse, um annehmen zu k?nnen, dass die Synthese oder die Verfügbarkeit dieser Stickstoffverbindungen ein begrenzender Faktor sei (Tab. 1 und 2). Das traf auch auf die Mobilisierung von P, K und Mg zu (Tab. 3). Die Kalziumgehalte waren jedoch in den langsam wachsenden Keimen in den Vorkeimkisten 7 bis 10-fach geringer als in den im Kompost gewachsenen. Die Verfügbarkeit des Kalziums ist ein Hauptfaktor, der das Keimwachstum im Lager begrenzt.

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Résumé Le transfert des réserves du tubercule-mère est étudié sur des lots ayant incubés à l'obscurité dans des pots remplis de compost humide ou dans des clayettes mises à l'obscurité et à la lumière et présentant 1,2 ou 4 germes par tubercule. La concurrence entre les germes, constatée par la diminution du transfert de matière sèche par germe, est nettement plus sévère lorsque leur nombre augmente (fig. 1a). La croissance dans le compost limite la concurrence et provoque un transfert de matière sèche plus rapide. Par contre, le taux d'amidon dans les germes est beaucoup plus faible que dans ceux provenant des clayettes placées à l'obscurité (tableau 2). Ceci peut indiquer qu'il s'agit de l'induction d'une demande supplémentaire de sucres lors de la translation dans les germes à croissance lente et que la disponibilité en hydrates de carbone n'est pas un facteur limitant. L'analyse des protéines et des acides aminés totaux n'a pas suffisamment mis en évidence l'influence de la synthèse et de la disponibilité des composés azotés en tant que facteurs limitants majeurs (tableaux 1 et 2). Il en est de même de la mobilité de P, K et Mg (tableau 3). Cependant les taux de calcium ont été 7 à 10 fois inférieurs dans les germes à faible croissance issus des clayettes par rapport à ceux provenant du compost. La disponibilité en calcium est un facteur important de la réduction de croissance des germes en conservation.

     

种植密度和方式对油莎豆块茎生长期光合特性和产量的影响

作物产量与群体结构密切相关。为合理配置群体结构,提高油莎豆光能利用率并最终提高产量,研究不同群体结构对油莎豆块茎生长阶段光合特性和产量的影响,以进一步挖掘黑龙江省中西部地区油莎豆产量潜能。2018年以黑油莎2号为材料,采用三因素大田裂裂区试验设计,主区为种植密度,分别为90 000株/hm²（A1）、110 000株/hm²（A2）、130 000株/hm²（A3）;裂区为种植方式,分别为110 cm垄上三行（小行距30 cm）（B1）,65 cm垄上双行（小行距20 cm）（B2）,45 cm垄上单行（B3）;裂裂区为留苗方式,分别为矩形留苗（C1）,三角留苗（C2）,共18种处理,3次重复。通过测定群体光合速率（CAP）、叶绿素a+b（Chla+b）含量及荧光参数（Fv/Fm和qP）,研究不同处理对油莎豆块茎生长阶段群体光合特性和产量形成的影响。结果发现：油莎豆块茎形成期,群体光合速率随着种植密度的增加而增大,3种密度处理间差异显著（P<0.05）;块茎增长期和成熟期,群体光合速率随着种植密度的增加呈先增后降的趋势。随着种植密度的增加,油莎豆块茎形成后0 d,冠层和下部叶片叶绿素a+b含量、最大光能转化率Fv/Fm、光化学猝灭系数qP均呈逐渐增加趋势;块茎形成后25~75 d,冠层和下部叶片叶绿素a+b含量、最大光能转化率Fv/Fm、光化学猝灭系数qP呈先增后降趋势。相同密度和留苗方式条件下,群体光合速率、叶绿素a+b含量、Fv/Fm及qP所测指标表现为种植方式B2最大,较B1、B3差异均显著（P<0.05）;相同密度和种植方式下,上述所测指标表现为留苗方式C2更大,较C1差异显著（P<0.05）。A2B1C2处理产量达到7520.45 kg/hm²,在所有处理中最高。合理的种植密度是提高油莎豆产量的关键。适宜密度下,合理的宽窄行配置和三角留苗方式可有效改善群体结构,提高群体光合速率,增加叶绿素a+b含量,提高最大光能转化率Fv/Fm和光化学猝灭系数qP,是实现植株个体与群体相互协调并提高产量的重要途径。     

Retardation of shoot growth and promotion of tuber growth of potato plants by paclobutrazol

The relationship between shoot growth and tuber yield in potato plants (Solanum tuberosum L. cv. Russet Burbank) was studied under greenhouse conditions using paclobutrazol [(2R,3R + 2S,3S)-1-(4-chlorophenyl)-4,4-dimethyl-2-(l,2-4-triazol-l-yl)-pentan-3-ol), PP333], a growth retardant. Concurrent with reduction of stem elongation by the application of paclobutrazol to base of the main stem was a decrease in the dry weight of the shoot and an increase in the dry weight of the tuber. The inhibitory effect of paclobutrazol on stem elongation was reversed by gibberellic acid A₃ (GA₃). Leaf content of raffinose sugar and chlorophyll increased upon paclobutrazol treatment.     

Glycoalkaloid accumulation during tuber development of early potato cultivars

Summary Plants of early potato cultivars were sampled at successive harvests during tuber development and individual tubers were analysed for α-solanine and α-chaconine using high-performance liquid chromatography. Mean tuber total glycoalkaloid concentration (α-solanine plus α-chaconine) per plant decreased with time and statistically significant differences between cultivars were observed in the patterns of decline during tuber growth. The mean tuber ratio of α-chaconine to α-solanine increased during tuber development and was also affected by genotype. Total glycoalkaloid concentration for individual tubers of marketable sizes (up to 50 g fresh weight) exceeded the safety limit of 20 mg per 100 g fresh weight for cultivars Home Guard and British Queen but not for Rocket. These differences were attributable to differences in both rates and patterns of glycoalkaloid accumulation during tuber development, although in all cultivars results were consistent with glycoalkaloid accumulation occurring in the expanding peripheral cell layers of tubers for a considerable period after tuber initiation.     

Parenchyma cell growth in potato tubers I. Different tuber regions

Enlargement rates of starch-storage parenchyma cells during growth of Kennebec and Russet Burbank potato cultivars were determined for cortical, perimedullary, and pith tissuues of bud ends, midsections, and stem ends of tubers. Average volumetric size of parenchyma cells increased 7 to 18x during growth of Russet Burbank tubers, with the greatest increases occurring in cortical and perimedullary cells of bud ends and midsections, and the least in stem ends and pith tissues. In Kennebec tubers parenchyma cells in both stem end and midsection increased only 5 to 8 x, whereas increases in bud ends ranged from 8 to 20 times. Cell enlargement to tuber enlargement ratios appproached unity early in growth of Russet Burbank tubers. As tubers increased beyond the 45 g size, cell enlargement and tuber enlargement rates were essentially equal. Calculations of cells per unit tissue volume agreed with ratio determinations. The timing of such unity appeared to be delayed in Kennebec tubers, and was not quite as pronounced as in Russet Burbank tubers. This may have been due to differences in growth rates of individual tubers in response to cultural conditions. In general, cells of harvestmature Kennebec tubers were about 60% as large as similar cells of Russet Burbank tubers.     

Expression and activity of antioxidant enzymes during potato tuber dormancy

Summary The expression of antioxidant genes has been analyzed in a potato plant and during tuber dormancy. Manganese superoxide dismutase (MnSOD), cytosolic copper and zinc superoide dismutase (Cu/ZnSOD), catalase class II, cytosolic ascorbate peroxidase (APX) and glutathione peroxidase (GPX) are expressed at the RNA level in all the contexts analyzed. By contrast, the expression of the iron superoxide dismutase (FeSOD) and plastidic Cu/ZnSOD seems to be limited to green tissues, as shown by northern blots and native gels. A complex DAB-peroxidase isozyme pattern (using diaminobenzidine as substrate) has been observed in different developmental contexts analyzed, but hardly observed in tubers. During tuber dormancy, MnSOD and cytosolic Cu/ZnSOD activity was relatively constant in both Désirée and Bintje varieties while catalase activity decreases. Moreover, tuber dormancy breakage did not involve significant changes in the activity of these enzymes. On the basis of these results, the possible link between active oxygen species (AOS) metabolism and dormancy is discussed.     

Source/sink ratio and the relationship between maximum water content,maximum volume,and final dry weight of maize kernels

Final kernel weight (KW) is closely related to maximum kernel volume (KV) and maximum kernel water content (KWC). It is not clear, however, how changes in the reproductive sink capacity, assimilate availability during grain filling and physical restriction to kernel expansion affect the relationship between KW and KWC or between KW and KV. Three experiments were conducted at Balcarce, Argentina and Ames, USA. Defoliation, thinning, plant density, restricted pollination and volume restriction treatments were imposed to manipulate KV, sink and source capacity. KW varied from 111 to 436 mg across all hybrid–treatments combinations and was related to the source/sink ratio during grain filling (r² = 0.85). Treatment variation in KW was related primarily to changes in kernel growth rate, except for the complete defoliated treatment, which also shortened the duration of grain filling. KW was correlated with maximum KWC (r² = 0.77, p < 0.001) and with maximum KV (r² = 0.91, p < 0.001). The developmental patterns for KW, KWC and KV during grain filling were not affected by the source/sink manipulations, except for severe defoliation. In the latter case, maximum KWC was not a good estimate of final KW. KV, however, was sensitive to reductions in carbohydrate supply during grain filling and was closely correlated to KW. Physical restriction to kernel expansion reduced kernel weight 13% relative to its control (p < 0.01). But restricting kernel expansion did not alter the general relationships between KW and KWC or between KW and KV, because kernel density was not affected.     

The effect of oxygen concentration upon sprout growth on the potato tuber

Summary The external oxygen concentration in which the greatest number of buds started to grow at 10–20 C rose during the storage season, from 2–4% in January to 14–23% in June. There was a similar rise in the concentration which was optimal for the rate of sustained sprout growth, from 4–5% to 17–20%. 5% O₂, which stimulated growth early in the storage season, caused marked suppression late in the season, this effect showing earlier in tubers previously stored at 2 or 4 C than in those stored at 10 C. It is suggested that two effects of oxygen may be discernible, involving an optimally anaerobic reversible metabolism of a growth inhibitor and an aerobic requirement for growth. The possibilities are discussed that the enzyme system concerned in the former may be sulphydryl dependant, and that the direction of reaction may show parallelism with sucrose accumulation in the tuber.

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Zusammenfassung Der Beginn des Keimwachstums und das Ausmass der anschliessenden Entwicklung wurden in O₂-Konzentrationen von 1–50% bestimmt, wobei der Rest der Atmosph?re aus N₂ (kein CO₂) bestand. Die interzellularen O₂-Konzentrationen wurden entsprechend den verschiedenen Aussenkonzentrationen errechnet. Das Keimgewicht in Prozenten, die Anzahl der messbaren Keime (> 1 mm) und die durchschnittliche L?nge und Dicke des l?ngsten Keimes pro Knolle wurden notiert (Tabellen 1, 2 und 3), ebenso wurden die H?ufigkeitsverteilungen der verschiedenen Keiml?ngen in den Keimpopulationen (Tabellen 4, 5 und 6) zusammengestellt. In einer Versuchsserie wurde das weitere Wachstum des l?ngsten Keimes jeder Knolle in vier aufeinanderfolgenden Versuchen w?hrend der Lagerung gemessen (Abb. 1). Bei Knollen, die sich am Anfang eines Versuches offenbar noch in der Keimruhe befanden, begann das Wachstum in 5% O₂ früher als in Luft Die ?ussere Sauerstoffkonzentration, in der die gr?sste Anzahl der Knospen bei 10–20 C zu wachsen begann, stieg w?hrend der Lagerungszeit von 2–4% im Januar auf 14–23% im Juni (Tabellen 2 und 3) an. Ahnlich stieg die Konzentration, die für die Schnelligkeit des ununterbrochenen Keimwachstums optimal war, von 4–5% auf 17–20% (Tabellen 2 und 3). Eine Konzentration von 5% O₂, die das Wachstum w?hrend der Lagerung schon frühzeitig anregte, verursachte zu einem sp?teren Zeitpunkt eine deutliche Hemmung; diese Beeinflussung zeigte sich bei Knollen, die vorher bei 2 oder 4 C gelagert wurden, früher als bei solchen, bei denen die Lagertemperatur 10 C betrug (Tabelle 1). Es wird darauf hingewiesen, dass zwei Wirkungen des Sauerstoffes erkennbar sein dürften, n?mlich ein optimal anaerober reversibler Stoffwechsel eines Wachstumshemmstoffes sowie aerobe Voraussetzung für das Wachstum. Es werden die M?glichkeiten diskutiert, wonach bei der erstgenannten Wirkung das beteiligte Enzymsymstem von Sulphydryl abh?ngig w?re und die Reaktionsrichtung eine Parallelit?t zur Saccharoseakkumulation in der Knolle zeigen k?nne.

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Résumé On a déterminé le début de la croissance du germe, et l'importance du développement subséquent dans des concentrations en O₂ allant de 1–50%, la partie restante de l'atmosphère étant N₂, le CO₂ étant absent. On a calculé les concentrations intercellulaires en O₂ correspondant aux différentes concentrations externes. On a enregistré le pourcentage du poids des germes, le nombre de germes mesurables (> 1 mm), la longueur moyenne et la largeur du plus long germe par tubercule (Tableau 1, 2 et 3) ainsi que la fréquence des distributions de la longueur des germes dans les populations de germes (Tableaux 4, 5 et 6). Dans un essai on a mesuré la progression de la croissance du germe le plus long sur chaque tubercule, dans quatre observations successives pendant la période de stockage (Fig. 1). Chez les tubercules qui apparemment étaient encore dormants au début de l'expérience, la croissance démarrait plus t?t dans 5% O₂ que dans l'air. La concentration externe en oxygène dans laquelle le plus grand nombre de bourgeons commen?aient à se développer à 10–20 C augmentait pendant la période de stockage de 2–4% en janvier à 14–23% en juin (Tableaux 2 et 3). Il y avait une progression semblable dans la concentration optimale pour la vitesse de croissance soutenue du germe, de 4–5% à 17–20% (Tableaux 2 et 3). Le taux de 5% O₂, qui stimule le développement précoce pendant la période de stockage, cause une suppression marquée tard dans la saison, cet effet se marquant plus t?t chez les tubercules préalablement emmagasinés à 2 ou 4 C que chez ceux emmagasinés à 10 C (Tableau 1). L'auteur suggère qu'on peut discerner deux effets de l'oxygène, comprenant un métabolisme réversible idéalement anaérobie d'un inhibiteur de croissance, et une exigence aérobie de croissance. Il examine les possibilités que le système d'enzymes concernées dans le premier effet puisse dépendre du sulphydril, et que la direction de la réaction puisse montrer un parallélisme avec l'accumulation de sucrose dans le tubercule.

     

Some observations of patterns of tuber formation and growth in the potato

Summary Patterns of tuber formation and growth were studied with the varieties Désirée Maris Piper and Peniland Crown. The varieties formed similar numbers of stolons but different numbers of tubers. More tubers were formed at the first node than at any other but Pentland Crown formed fewer tubers over nodes 2–8 than the other varieties. The range of nodes over which tubers formed and competition for photosynthate within a node appeared to be factors controlling the tuber size distribution. The time over which tuber formation occurred was not important. Measurements of individual tuber growth suggested that some tubers followed an approximately sigmoid curve, some grew linearly and some showed periods of tuber growth interrupted by periods when the tubers grew slowly if at all. Estimation of the fresh and dry weights of growing tubers using a relationship between the product of tuber axis lengths and the weights of harvested tubers proved most satisfactory.

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Zusammenfassung In einer Reihe von Versuchen, bei denen die Sorten Désirée, Maris Piper und Pentland Crown verwendet wurden, wurden die Muster der Knollenbildung und das Knollenwachstum untersucht. Diese 3 Sorten haben bei gleichem Pflanzenabstand eine unterschiedliche Verteilung der Knollengr?sse; Pentland Crown neigt zur Produktion grosser Knollen, Maris Piper bringt viele kleinere Knollen und Désirée liegt dazwischen. Um die Knollenbildung zu verfolgen, wurden dreimal in der Woche Proben der wachsenden Pflanzen genommen und die Zahl der Stolonen und Knollen pro Nodium gez?hlt (Tabelle 1). Um das Wachstum der Einzelknollen in Kisten (Fig. 1) und im Feld unter Polythenfolie (Fig. 2) zu verfolgen, wurden die drei Hauptachsen gemessen und daraus das Volumen (in der Annahme, dass die Knolle ein Ellipsoid ist) oder das Gewicht errechnet (wobei das lineare Verh?ltnis zwischen dem Produkt der Knollenachsen und dem Frisch- und Trockengewicht von Knollen verwendet wurde, die unter gleichen Bedingungen gewachsen waren und jede Woche geerntet wurden, wenn die Messungen gemacht wurden). Diese Technik erwies sich als befriedigend und in Tabelle 2 sind die Werte der Parameter für die erste und letzte Messung in jedem Jahr zusammen mit den entsprechenden Bestimmtheitsmassen angegeben. Die Sorten bildeten die gleiche Anzahl von Stolonen aber unterschiedliche Knollenzahlen. Am ersten Knoten wurden mehr Knollen als an irgend einem anderen gebildet, aber Pentland Crown bildete an den Nodien 2–8 weniger Knollen als die anderen Sorten. Das Verh?ltnis der Gesamtzahl der Knollen pro Nodium und der Knollenzahl pro Nodium ausgedrückt in Prozent der Stolonenzahl (Fig. 3) unterschied sich zwischen den Sorten betr?chtlich und ist vielleicht für die unterschiedliche Verteilung der Knollengr?ssen verantwortlich. Die Zeit der Knollenbildung war bei allen Sorten gleich. In den Versuchen über das Knollenwachstum wurden mehr als 500 Knollen gemessen und einige sind in Fig. 4–6 dargestellt. Es sieht so aus, als ob einige Knollen einer ungef?hr S-f?rmigen Kurve folgten, einige wuchsen linear und einige zeigten Perioden des Wachstums, die durch Perioden unterbrochen waren, in denen die Knollen wenn überhaupt nur langsam wuchsen.

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Résumé Des types de tubérisation et de croissance ont été étudiés au cours d'une expérimentation de variétés portant sur Désirée, Maris Piper et Pentland Crown. Plantées à la même densité, ces variétés donnent différentes répartitions de calibre. Pentland Crown tend à produire de gros tubercules; Maris Piper produit un grand nombre de petits tubercules et Désirée est intermédiaire. La tubérisation a été suivie en prélevant des échantillons en cours de végétation 3 fois par semaine et en enregistrant le nombre de stolons et de tubercules formés à chaque noeud (tableau 1). Le grossissement de chaque tubercule, en caisses de bois (fig. 1), et au champ sous polyéthylène (fig. 2), a été suivi en mesurant les trois axes principaux et en transformant ces mesures en volume (on suppose que le tubercule est un ellipso?de), ou en poids (en utilisant la relation linéaire entre produit des axes et poids frais et sec des tubercules cultivés dans des conditions identiques et récoltés chaque semaine). Cette technique donne satisfaction et les valeurs des paramètres pour les premières et dernières mesures de chaque année sont indiquées dans le tableau 2 avec les coefficients de détermination appropriés. Les variétés forment un nombre de stolons similaire mais un nombre de tubercules différents. Des tubercules plus nombreux se sont formés au premier noeud, mais Pentland Crown présentait moins de tubercules aux noeuds, 2–8 que les autres variétés. Le rapport du nombre de tubercules par noeud et du nombre de tubercules formés à chaque noeud, exprimé en pourcentage du nombre de stolons (fig. 3) différait considérablement d'une variété à l'autre. La répartition des calibres de ces variétés a probablement été influencé. L'époque de tubérisation était la même pour chacune d'entre elles. Au cours de cette expérimentation, plus de 500 tubercules ont été mesurés (fig. 4–6). Pour certains tubercules, il appara?t que la courbe tubérisation s'apparente à une sigmo?de. Pour d'autres, la croissance est linéaire, parfois interrompue par des périodes de croissance ralentie.

     

Carbohydrate metabolism during tuber initiation in potato: A transient surge in invertase activity marks the stolon to tuber transition

Summary The relationship between carbohydrate metabolism and tuber initiation in potato was determined by monitoring changes in the amount of starch and sugars along with the activities of sugar metabolizing enzymes upon transfer of plants to tuber-inducing conditions (TI; short days, cold nights) from non-inducing conditions (NTI: long days, warm nights). Switch to TI conditions caused an immediate slow-down in plant growth and triggered swelling of stolon tips, which went on to develop into tubers. Leaves of plants moved to TI conditions accumulated less starch and sugar while their stolon tips showed a sudden upsurge in starch content and a sharp decline in sugars even before any tip swelling was detectable. These changes were paralleled by a transient surge in the activity of cell wall invertase (74%) and soluble invertase (30%) in stolon tips of plants transferred to TI conditions in two unrelated cultivars under different experimental conditions. As the surge in invertase activity faded, it was replaced by a substantial increase in sucrose synthase activity as the tuber enlargement proceeded. The transient increase in invertase activity just prior to tuber initiation appears to mark a turning point in the transition of stolon tip to tuber.     

Intersprout competition in the potato I. Effects of tuber size,sprout number and temperature on sprout growth during storage

Summary The rate of growth per sprout during storage was an inverse function of the number of growing sprouts per tuber and a positive function of tuber weight. The time of onset and intensity of intersprout competition were positive functions of storage temperature between 7 and 20°C. Temperature appeared to have a differential effect on the potential growth rate of the sprouts and on the rate at which nutrients became available in the tuber. The onset and intensity of competition was not affected by the distance separating the competing sprouts, suggesting a relatively unrestricted path of flow between the sprouts and their source of nutrients in the tuber. Mobilization of the tuber reserves appeared to occur simultaneously throughout the tuber. A possible relationship between intersprout competition and the growth habit of the lateral branches of the sprout is discussed.

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Résumé On a étudié dans trois essais sur la variétéArran Pilot les influences sur la croissance du germe, de la grosseur du tubercule, du nombre de germes par tubercule, de la température de conservation et de la distance entre les germes en concurrence. La première expérience a révélé que tout changement qui tend à accro?tre l'apport de substrat “tubercule” potentiellement disponible pour les germes (augmentation du poids du tubercule ou réduction du nombre de germes en développement par tubercule par dégermage ou comme résultat d'inhibition corrélative) provoque un accroissement du degré de croissance des germes individuels. De tels traitements modifient de la même fa?on la longueur (Fig. 1), le poids see (Tableau 2) et le nombre de noeuds (Tableau 3) des germes. Le poids sec moyen des germes par tubercule (Tableau 1) augmente avec le volume de germes chez les tubercules les plus gros utilisés (200 g). L'expérience 2 a montré que la vitesse d'élongation des germes sur des tubercules de 80 g augmentait avec le temps jusqu'à une valeur maximum puis commen?ait alors à tomber pour tous les traitements sauf pour les traitements de germination 1 et 2 à 7 C (Fig. 3). La valeur maximum était atteinte aprés 1, 2 et 3 semaines respectivement à 20, 15 et 10 C et après 4 semaines dans le traitement de germination 4 à 7 C. La longueur moyenne du germe à partir de laquelle apparait le déclin de la vitesse d'élongation est une fonction inverse du nombre de germes par tubercule. La longueur moyenne du germe (Tableau 4) et le poids sec moyen par germe (Tableau 6) à la fin de l'expérience étaient des fonctions inverses du nombre de germes par tubercule à toutes les températures sauf à 7 C, et les fonctions positives de la température de conservation. A 7 C, les moyennes des poids sees des germes par tubercule (Tableau 5) dans les traitements de germination 1, 2 et 4 étaient dans la proportion approximative 1, 2 et 4 à laquelle on s'attendait en l'absence de compétition. A des températures plus élevées la moyenne des poids sees de germes par tubercule n'était pas significativement affectée par le nombre de germes. Ces résultats indiquent que la compétition entre les germes apparait plus t?t et est plus intense à haute qu'à basse température. La température semble avoir un effet différentiel sur la vitesse potentielle de croissance des germes individuels et sur la vitesse à laquelle les matières nutritives deviennent disponibles dans le tubercule, les deux augmentant avec la température mais à vitesses différentes. Les résultats de l'expérience 3 démontrent que l'importance de la compétition, la longueur moyenne par germe, la moyenne de poids sec par germe, le poids sec moyen des germes par tubercule ne sont pas affectés par la distance séparant les germes en compétition (Tableau 7). II semble que la mobilisation des réserves du tubercule appara?t simultanément dans toutes les parties du tubercule. La forme de croissance des branches latérales des germes (Fig. 2) passe du diagéotropisme à un géotropisme négatif à une telle hauteur de noeud qui est une fonction inverse du nombre de germes par tubercule et une fonction positive du poids du tubercule (Tableaux 3 et 8). L'auteur discute de la part jouée par la compétition dans le contr?le de la forme de croissance des pousses latérales.