The distribution of dry matter during growth of a potato crop

Summary The distribution of dry matter increments to the plant parts of a potato crop was determined by analysing data from experiments in which potato plants were harvested periodically during the early stages of their growth. The distribution tended to follow a regular pattern if expressed as a function of phenological development stage represented by the effective temperature sum. The influence of cultivar, soil type, nitrogen dressing, seed size, and plant density on this distribution pattern is discussed.

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Zusammenfassung Die Verteilung des Trockensubstanzertrages in den verschiedenen Pflanzenteilen eines Kartoffelbestandes wird an Hand von Analysenwerten aus Versuchen bestimmt, in denen Kartoffelpflanzen w?hrend früher Wachstumsstadien in periodischen Abst?nden geerntet wurden. Um die Zuordnung des Trockengewichtsertrages zu den verschiedenen Pflanzenteilen eines Kartoffelbestandes zu analysieren, wurde ein Verfahren verwendet, in dem der gesamte Trockengewichtszuwachs zwischen aufeinanderfolgenden Ernten berechnet und dessen Verteilung in den Organen als eine Fraktion von der gesamten Zunahme ausgedrückt wird. Die Verteilung steht in Beziehung zu einer effektiven Temperatursumme mit einer unteren Temperaturschwelle von 7°C, einer Optimaltemperatur von 18°C und einer Maximaltemperatur von 29°C. Aus Analysen einer grossen Anzahl von Versuchen ergab sich der Schluss, dass die Verteilungsmuster zwischen Bl?ttern und Knollen approximiert werden k?nnen durch lineare Bezüge mit konstanten Neigungen, die für alle Situationen zutreffen. Abb. 1, A-F zeigt, dass Unterschiede zwischen den Sorten durch eine Verschiebung in der Geraden entlang der Temperatursummenachse dargestellt werden k?nnen. Die den Stengeln zugeordnete Fraktion kann als Erg?nzung zu derjenigen in den Bl?ttern und Knollen betrachtet werden. Wenn die in den Bl?ttern verteilte Fraktion vor dem Kollenansatz abnimmt, wie bei der Sorte Irene (Abb. 1, D), dann erh?ht sich die Fraktion in den Stengeln. Zusammen mit unzureichender Sinkkapazit?t konnte eine abnehmende Wachstumsrate im gesamten Bestand erwartet werden. In diesen Versuchen ergab sich deutlich eine Korrelation zwischen der Wachstumsrate w?hrend der linearen Wachstumsphase und der Zeit des Knollenansatzes, die als eine Temperatursumme ausgedrückt wird (Abb. 2). Der Vergleich des Verteilungsmusters der Sorte Irene, die auf einem sandigen Boden wuchs (Abb. 1, D) mit demjenigen der gleichen Sorte von einem Lehmboden (Abb. 3) zeigt, dass nach den Masseinheiten der Temperatursummen der Knollenansatz auf dem Lehmboden früher erfolgte. Ein h?heres Stickstoffniveau verz?gerte den Beginn des Knollenansatzes und verl?ngerte die Periode der konstanten Zuwanderung zu den Bl?ttern. Gleichzeitig wird das Stengelwachstum gef?rdert (Abb. 4, A-D). In Best?nden, die aus gr?sseren Pflanzkartoffeln erwuchsen, wird der Knollenansatz beschleunigt und die Periode der konstanten Zuwanderung zu den Bl?ttern verkürzt (Abb. 4, A-D). In Versuchen mit unterschiedlichen Pflanzdichten wurde keine gr?ssere Differenz im Verteilungsmuster der Biomasse beobachtet. Versuche, in denen die Verteilung der Trockensubstanz durch die Behandlung mit einem Wachstumshemmer (Daminozid) beeinflusst werden sollte, zeigten unterschiedliche Ergebnisse. Manchmal wurde überhaupt keine Wirkung festgestellt (Abb. 5), in anderen Versuchen begünstigte der Wachstumshemmer jedoch die Zuwanderung der Trockensubstanz zu den Knollen auf Kosten der Stengel. Die Wirkung des Daminozids variierte auch in den Endertr?gen, weil oft das Laub in der sp?teren Jahreszeit wieder austrieb. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die verschiedenen Abl?ufe im Bestand, wie die Beendigung der konstanten Zuwanderung zu den Bl?ttern und der Beginn des Knollenansatzes durch genetische Faktoren, durch die Tempertur, die Stickstoffverfügbarkeit und die Pflanzgutgr?sse beeinflusst werden. Ist einmal die zeitliche Regelung dieser Abl?ufe festgelegt, dann ist das Verteilungsmuster durch Verwendung der Verteilungsgraden mit konstanter Neigung quantitativ bestimmbar.

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Résumé La distribution de la matière sèche au niveau des différentes parties des plantes d'une culture de pomme de terre est déterminée à partir de résultats d'essais dans lesquels on a procédé à plusieurs arrachages périodiques durant les premiers stades de la croissance. A cet effet, on a calculé l'augmentation de matière sèche entre 2 récoltes successives et exprimé la répartition de celle-ci au niveau des différents organes en fraction de cette augmentation totale. La répartition est mise en relation avec la somme des températures effectives en considérant un seuil minimal de 7°C, une température optimale de 18°C et une température maximale de 29°C. L'analyse d'un grand nombre d'essais montre que le modèle de distribution entre les feuilles et les tubercules peut être évalué par des relations linéaires de pentes constantes, valables pour toutes les situations. La figure 1, A-F, montre que les différences entre les variétés peuvent être représentées par un déplacement des droites de distribution sur l'axe des sommes de températures. La fraction attribuée aux tiges peut être considérée comme le complément de celle des feuilles et des tubercules. Lorsque la fraction accumulée au niveau des feuilles décro?t avant l'initiation des tubercules, comme dans le cas de la variété Irène (fig. 1, D), celle des tiges augmente. Lorsque la capacité d'absorption est insuffisante, on peut prévoir une diminution du taux de croissance de la culture. Dans ces essais, on observe en fait une corrélation entre le taux de croissance au cours de la phase linéaire de la croissance et le moment d'initiation des tubercules exprimé en somme de températures (fig. 2). La comparaison du modèle de distribution de la variété Irène cultivée en sol sableux (fig. 1, D) avec celui de cette même variété cultivée en sol argileux (fig. 3) montre qu'en termes de sommes de température l'initiation des tubercules est plus précoce en sol argileux. Un niveau élevé d'azote retarde le départ de la phase d'initiation des tubercules et allonge la durée d'accumulation constante au niveau des feuilles. En même temps, la croissance des tiges est favorisée (fig. 4, A-D). Dans une culture issue de plants de gros calibres, l'initiation des tubercules est avancée et la durée d'accumulation constante au niveau des feuilles raccourcie (fig. 4, A-D). Les études concernant la densité de plantation, n'ont montré aucune différence importante des modèles de distribution de la matière sèche. Des essais conduits à l'aide de retardateurs de croissance (daminozide), dans le but de modifier la distribution de la matière sèche, aboutissent à des résultats variables. Parfois, aucun effet n'est observé (fig. 5), alors que dans d'autres essais, en effet, le retardateur de croissance favorise l'accumulation de matière sèche vers les tubercules au dépend des tiges. Au niveau du rendement final, les effets du daminozide varient également, en raison le plus souvent d'une reprise de la végétation en fin de saison. En conclusion, les différentes phases d'une culture telles que la fin d'accumulation constante vers les feuilles et le début de l'initiation des tubercules sont influencées par les facteurs génétiques, la température, la disponibilité en azote et le calibre du plant. Une fois que le déroulement de ces phases est fixé, le modèle de distribution est quantifié par les droites de distribution à pente constante.

     

The effects of volatile oils on in vitro potato sprout growth

Summary The effects of 10 volatile oils and their main compounds on potato sprout growth were investigated in vitro. Sprout growth was inhibited especially by the volatile oils fromOriganum onites, Rosa damascena, Carum carvi, Mentha piperita, Echinophora tuneifolia andCoriandrum sativum. The major compound of volatile oils was carvacrol (78.2%) inO. onites, citronellol (46.7%) inR. damascena, S-(+)-carvone (54.9%) inC. carvi, menthol (44.1%) inM. piperita, α phelladrene (45.9%) inE. tuneifolia and linalool (76.5%) inC. sativum. The results showed that some volatile oils rich in monoterpenic compounds such as carvacrol, citronellol, geraniol, nerol and S-(+)-carvone were able to prevent the growth of sprouts and extend the storage-life of the potato tubers.     

The use of plant growth regulators in micropropagation of slow-growing potato cultivars

Summary The growth in vitro of several potato cultivars (Désirée, Record, Foxton, Golden Wonder) on media containing plant growth regulators has been studied with a view to accelerating micropropagation of slow-growing cultivars. Whilst 1 mg/l GA₃ substantially increased the height of plantlets of most cultivars, the combination of 1 mg/l GA₃+0.1 mg/l NAA was more effective in increasing the number of nodes which could subsequently be cultured. Using this medium, slow-growing cultivars could be multiplied more rapidly than on basic Murashige and Skoog medium. Cultivars showed wide variation in their response to some plant regulators.

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Zusammenfassung Bei vier Kartoffelsorten (Désirée, Record, Foxton, Golden Wonder) wurde das in vitro Wachstum auf Medien mit verschiedenen Pflanzenwachstumsregulatoren im Hinblick auf eine Beschleunigung der Mikrovermehrung langsam wachsender Sorten untersucht. Auf dem N?hrmedium nach Murashige und Skoog zeigten Sorten auff?llige Unterschiede in den Wachstumsraten (Tab. 1). Die schnelle Vermehrung kurzwüchsiger Sorten war schwierig, weil sie oft kurze, weniger als 2 mm lange Nodienabschnitte hervorbrachten, bei denen meistens das Wachstum versagte. Die Zugabe von 1 mg/l GA zum N?hr-medium vergr?sserte zwar die H?he der Pfl?nzchen, insbesondere bei den kurzwachsenden Sorten Record und Foxton, erh?hte aber die Anzahl der verwendbaren Nodien (2 mm oder l?nger) nur geringfügig. Désirée reagierte nur wenig auf die GA-Zugabe (Tab. 2). 1 mg/l GA+0,1 mg/l NAA verursachte bei allen Sorten einen viel gr?sseren Zuwachs bei der H?he und der Anzahl verwendbarer Nodien. W?hrend GA allein normalerweise nur die Verl?ngerung der unteren Internodien stimulierte, verursachten GA+NAA zusammen die Verl?ngerung nahezu aller Internodien (Tab. 3). BA (0,1 mg/l) bewirkte mit Ausnahme bei Golden Wonder und in nur geringem Masse bei Désirée keine Vergr?sserung der Internodienl?nge, aber in Kombination mit GA war die Wirkung besser als bei GA allein. CCC (500 mg/l) verursachte eine erhebliche Reduktion der H?he. Die Kombination GA+NAA war im Hinblick auf die Zunahme der H?he und der Anzahl der verwendbaren Nodien am wirkungsvollsten, und ihre Verwendung würde die Vermehrung langsam wachsender Sorten beschleunigen. Die Kombinationen GA+NAA bzw. GA+BA mit CCC brachten keine weiteren Vorteile (Tab. 4).

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Résumé La culture in vitro de quatre variétés de pommes de terre (Désirée, Record, Foxton et Golden Wonder) a été étudié sur milieu contenant des régulateurs de croissance, afin d'accélérer la micropropagation des variété à croissance lente. Des différences importantes de taux de croissance ont été observées entre variétés cultivées sur milieu de Murashige et Skoog (tabl. 1). Les variétés courtes ne peuvent être multipliées rapidement car elles produisent quelques entrenoeuds inférieurs à 2 mm dont la croissance est le plus souvent impossible. L'adjonction d'1 mg/l GA au milieu nutritif accro?t la longueur des plantules en particulier pour les variétés courtes Record et Foxton, mais n'augmente que très faiblement le nombre de noeuds utilisables (2 mm et plus). GA a peu d'effet sur Désirée (tabl. 2). L'adjonction d'1 mg/l GA+0,1 mg/l NAA augmente davantage la hauteur et le nombre de noeuds utilisables sur toutes les variétés. GA et NAA provoquent une élongation de la plupart des entrenoeuds (tabl. 3) tandis que GA seul stimule l'élongation des entrenoeuds inférieurs. A l'exception de Golden Wonder et dans une moindre mesure Désirée, aucune élongation n'a été observée avec BA (0,1 mg/l) mais son association avec GA a donné un meilleur résultat que GA seul. CCC (500 mg/l) a provoqué une forte réduction de la hauteur. Le traitement GA+NAA a été le plus efficace, tant sur la longueur des noeuds utilisables que sur leur nombre et devrait ainsi permettre une accélération de la multiplication des variétés à croissance lente. Aucune amélioration n'a été obtenue en associant GA+NAA ou GA+BA au CCC (tabl. 4).

     

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.

     

Changes in potato starch quality during growth

Summary Potato starch quality parameters (amylose concentration, glucose-6-phosphate content and granule size) were analyzed in relation to the harvesting date and tuber size of four cultivars. A significant increase in the glucose-6-phosphate content and granule size of starch was observed during tuber growth, whereas the amylose concentration was constant. Granule size increased markedly, whereas glucose-6-phosphate content showed slightly increasing values with increasing tuber size. Amylose concentration showed no correlation with tuber size. We conclude that the changes in the granule size, glucose-6-phosphate and amylose content of potato starch during growth are independent of each other.     

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.     

The effect of boron on calcium uptake and growth in micropropagated potato plantlets

Summary Boron (B) requirements differ widely among plant species and the concentration range between toxicity and deficiency is less for B than for any other nutrient. Excess B can adversely affect calcium (Ca) uptake and plant growth. Potato cvs Bintje and Norland plantlets were micropropagated on Murashige & Skoog (MS) nutrient medium, supplemented with 3 (MS control level) or 9 mM Ca, and a range of H₃BO₃ levels (0.025 to 0.300 mM B). Medium B levels of 0.100 and 0.300 mM decreased Ca content in leaves and shoots of cv. Norland, but not Bintje. Medium B level of 0.025 mM, which is 25% of the control MS level, enhanced Ca uptake in cv. Norland and did not compromise normal plantlet growth in either cultivar. This lower H₃BO₃ level (0.025 mM B), and a B-free gelling agent such as Gelrite, could be used for micropropagation of potato and possibly other species susceptible to Ca defifiency disorders.     

The effect of water stress on potato growth,development, and yield

The effect of water stress on plant morphology, production rate and marketable yield is discussed based on the literature. Compared to other species the potato is a drought sensitive plant. The reduction of yield as a result of water stress can be caused by reduced leaf area and/or reduced photosynthesis per unit of leaf area. Water shortage during the tuber bulking period decreases yield to a larger extent than drought during other growth stages. The relationship between the stress parameters relative water content (RWC), leaf water potential (LWP) and stomatal diffusion resistance on the one hand and photosynthesis on the other is discussed. Further it is shown how the amount of water needed by the potato crop depends on climate, soil and plant characters. Finally the effect of water stress on marketable yield and varietal differences to shortage of moisture are discussed.