The respiration of developing potato tubers

Summary The rate of O₂-uptake and CO₂-output, at 10°C., of tubers (var.Majestic) soon after they were formed at the end of June was about 50 ml/kg/hr, and fell during development to final values, before the death of the foliage, of the order of 4–5 ml/kg/hr. The quotient CO₂/O₂ remained within the range 0,85–1,19. The respiration of the tubers per plant calculated for field temperature, rose from about 6–7 ml/hr at the end of June to a peak value of 25–30 ml/hr in mid-August and thereafter fell. The results given here, coupled with observations on foliage respiration, and on the effect of temperature on respiration, suggest that increased respiration plays only a minor part in the reduction in yield which is observed at high temperatures. The mechanism of this reduction is discussed.

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Zusammenfassung Die O₂-Aufnahme und CO₂-Abgabe bei 10°C durch Knollen der SorteMajestic belief sich kurz nach ihrer Bildung am Ende Juni auf ungef?hr 50 ml/kg/Std. und field w?hrend der Weiterentwicklung bis zum Absterben des Krautes auf den Endwert 4–5 ml/kg/Std. (abb, 1 und 2). Der Quotient CO₂/O₂ blieb innerhalb des Bereiches von 0,85–1,19. Die Atmung aller Knollen pro Pflanze — berechnet für Feldtemperaturen — stieg von ungef?hr 6–7 ml/Std. Ende Juni auf einen H?chstwert von 25–30 ml/Std. um Mitte August, wenn die Knollen sich ihrer maximalen Gr?sse n?herten oder sie erreicht hatten, aber immer noch mit dem Blattwerk verbunden waren. Nachher fielen die Werte für die Atmung der Knollen pro Pflanze. Die Erstellung einer Kohlenstoffbilanz ergab ungef?hr, dass in der Mitte der aktivsten Periode des Knollenwachstums im Jahr 1961 die durchschnittliche t?gliche, von der Pflanze assimilierte Menge von CO₂ etwa 14 g betrug. Davon wurden zirka 13% in die Trockensubstanz des Krautes eingebaut, etwa 7% wurden durch das Kraut veratmet und der Rest in die unterirdischen Teile abgeführt, wo weitere 2% für das Wachstum und die Atmung der Wurzeln und ungef?hr 7% für die Atmung der Knollen verbraucht wurden. Etwas mehr als 70% gelangten in die Trockensubstanz der Knollen. Die hier wiedergegebenen Resultate, verbunden mit Beobachtungen über die Wirkung der Temperatur auf die Atmung, deuten an, dass erh?hte Atmung nur von geringerer Bedeutung ist für die bei hohen Temperaturen beobachtete Verminderung des Ertrags. Die Art und Weise dieser Ertragseinbusse wird besprochen.

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Résumé Les quantités d'oxygène (O₂) absorbées et d'anhydride carbonique (CO₂) exhalées à 10°C, par des tubercules de la variétéMajestic sit?t après leur formation à la fin juin est d'environ 50 ml/kg/h; ces quantités tombent durant le développement, avant la mort du feuillage, à des valeurs finales de l'ordre de 4–5 ml/kg/h (fig. 1 et 2). Le rapport CO₂/O₂ restait dans les limites 0,85–1,19. La respiration des tubercules d'une plante, calculée à la température du champ, s'élevait de quelque 6–7 ml/h à la fin juin, à la valeur maximum de 25–30 ml/h à la mi-ao?t, au moment où les tubercules avaient atteint ou presque leur grosseur maximum mais étaient encore attachés à un feuillage en fonctionnement. Après cela, la respiration des tubercules d'une plante diminuait. Un bilan approximatif du carbone indiquait qu'à la moitié de la période la plus active de croissance du tubercule, en 1961, la quantité moyenne journalière de CO₂ assimilée par la plante était d'environ 14 g. De ceux-ci, 13% environ sont incorporés dans la matière sèche des fanes, quelque 7% sont utilisés dans la respiration des fanes, le restant étant transféré dans la partie souterraine; 2% sont alors utilisés dans la croissance et la respiration des racines, 7% environ dans la respiration des tubercules et 70% au moins sont incorporés dans la matière sèche des tubercules. Ces résultats et ceux provenant d'observations sur l'effet de la température sur la respiration suggèrent que l'accroissement de la respiration joue seulement un r?le mineur dans la réduction de rendement observée à hautes températures. Le mécanisme de cette diminution de rendement est discuté.

     

Untersuchungen zum Reihenabstand im Kartoffelbau. III. Sammelernte

Ohne Zusammenfassung     

Fertility of hybrids fromSolanum phureja and haploidS. Tuberosum matings

Summary A workable level of male and female fertility is present among many haploids (2n–24) obtained from the common potato,S. tuberosum (2n–48). However, the incidence of male fertility and the seed set obtained following numerous interhaploid matings have been consistently low. Hybrids between the cultivated diploid (2n–24) species (S. ajanhuiri, S. goniocalyx, S. phureja, S. stenotomum) and the pollen-fertileS. tuberosum haploids provide one means of overcoming this low fertility. Crosses were made among 60 F₁-hybrids, resulting fromS. phureja (♀) — haploidS. tuberosum (♂) matings, to determine their pollen and ovule fertility. These hybrids, which represent 16 combinations of 15S. phureja selections (from Plant Introductions 195198, 195214, 225678, 225683, 225685, 225701, 225708, 225710, 243461, 243462, 243466) with 2 malefertile haploids (US-W 1 fromKatahdin and US-W 42 from,Chippewa), were selected for desirable tuber characteristics and yield. All 60 hybrid selections were fertile both as males and as females. The seed set obtained was exceptionally high. No self-fertility was found. The high incidence and level of male and female fertility suggests that lack of fertility is not likely to present an obstacle to future study of the potato at the 24-chromosome level.

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Zusammenfassung Ein brauchbarer Grad von m?nnlicher und weiblicher Fertilit?t ist bei vielen, von der gew?hnlichen KartoffelS. tuberosum (2n–48) erhaltenen Haploiden (2n=24) vorhanden. Dennoch sind das Ausmass von m?nnlicher Fertilit?t und der nach zahlreichen interhaploiden Paarungen erhaltene Samenansatz st?ndig schwach gewesen. Bastarde zwischen den kultivierten diploiden (2n–24) Arten (S. ajanhuiri, S. goniocalyx, S. phureja, S. stenotomum) und den pollenfertilenS. tuberosum-Haploiden stellen eine M?glichkeit dar, um diese schwache Fertilit?t zu überwinden. Fertile, kr?ftige Bastarde, einige davon mit überraschend guter Knollengr?sse und gutem Ertrag wurden erzeug', wenn die Haploiden als Pollenspender gebraucht wurden. Die Bastarde, welche von den reziproken Kreuzungen stammten, waren ebenso kl?ftig, aber m?nnlich-steril. Um ihre Pollen- und Eizellen-Fertilit?t zu bestimmen, wurden Kreuzungen zwischen 60 F₁-Bastarden vorgenommen, die aus Paarungen vonS. phureja (♀) mit, haploidenS. tuberosum (♂) hervorgingen. Diese Bastarde, die 16 Kombinationen von 15S. phureja-Auslesen (aus “Plant Introductions” 195198, 195214, 225678, 225683, 225685, 225701, 225708, 225710, 243461, 243462, 243466) mit zwei m?nnlich-fertilen Haploiden (US-W 1 vonKatahdin und US-W 42 vonChippewa) darstellen, wurden auf wünschenswerte Knolleneigenschaften und Ertrag ausgelesen. 99% der m?glichen 1.770 Kombinationen zwischen den 60 Eltern (1.755 Best?ubungen) und 84% der reziproken Kreuzungen (1.483 Best?ubungen) wurden vorgenommen, indem eine Best?ubung in jeder Richtung angewendet wurde. Der Erfolg nach reziproken Paarungen war mit dem aus Kombinationen, die nur in einer Richtung versucht wurden, vergleichbar (68% und 67% Beeren je Best?ubung). Alle Beeren zusammen brachten einen Durchschnittsertrag von 242 Samen je Beere und 92% ergaben mehr als 100 Samen je Beere (Tabelle 1). Alle 60 Eltern erwiesen sich als m?nnlich- und weiblich-fertil. Keine waren selbstfertil, obwohl alle funktionsf?hige Eizellen und Pollen produzierten. Die Leistungen dieser Selektionen als m?nnliche und weibliche Eltern sind nach Familien zusammengestellt (Tabelle 2). Die Mittelwerte für Einzelauslesen innerhalb einer Familie waren, von weinigen Ausnahmen abgesehen, den Familien-Mittelwerten vergleichbar. Die Zahl der erfolgreichen Best?ubungen zwischen enger verwandten F₁-Auslesen war mit jener zwischen “nicht verwandten” Auslesen vergleichbar (Tabelle 3). Der durchschnittliche Samenansatz war hoch, ob die Paarung zwischen Geschwister-, Halbgeschwister- oder “nicht verwandten” Auslesen erfolgte. Ein Vergleich zwischen den rohen (“raw”) Haploiden vonS. tuberosum und den 60 Bastarden ausS. phureja und haploidenS. tuberosum in bezug auf Triebkraft, Abblühen und Fettilit?t ist auffallend. Im Verlauf einer Vegetationsporiode blühten ungef?hr 50% der Haploiden, zirka 30% wurden erfolgreich als weibliche Eltern verwendet, und 3% waren m?nnlich-fertil (Tabelle 4). Demgegenüber blühten alle Bastard-Auslesen reichlich, und alle waren als m?nnliche und weibliche Eltern funktionsf?hig. Das h?ufige Vorkommen und der hohe Grad von m?nnlicher und weiblicher Fertilit?t weist darauf hin, dass der Mangel an Fertilit?t für zukünftige Studien über die Kartoffel mit 24 Chromosomen kaum ein Hindernis bildet.

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Résumé Il existe chez divers haplo?des (2n=24) obtenus de la Pomme de terre commune,S. tuberosum (2n=48), un niveau exploitable de fertilité male et femelle. Cependant les cas de fertilité male et les quantités de semences obtenues à la suite de nombreux croisements inter-haplo?des sont régulièrement bas. L'hybridation entre les espèces diplo?des cultivées (2n=24) (S. ajanhuiri, S. goniocalyx, S. phureja, S. stenotomum) et les haplo?desS. tuberosum à pollen fertile constitue un moyen de surmonter cette basse fertilité. En utilisant les haplo?des comme parents pollinisateurs, on a obtenu des hybrides fertiles, vigoureux, parmi lesquels plusieurs possèdent des qualités surprenantes de grande grosseur de tubercule et de productivité. Les croisements réciproques donnent des hybrides également vigoureux mais affectés de stérilité male. On a effectué des croisements parmi 60 hybrides F₁, provenant deS. phureja (♀) S. tuberosum haplo?des (♂), pour déterminer leur fertilité pollinique et ovulaire. Ces hybrides, représentant 16 combinaisons de 15 sélections deS. phureja (provenant des “Plant Introductions” 195198, 195214, 225678, 225683, 225685, 225701, 225708, 225710, 243461, 243462, 243466) avec deux haplo?des avec fertilité male (US-W 1 dekatahdin et US-W 42 deChippewa), avaient été choisis pour leurs bonnes propriétés de tubercule et de productivité. 99% des 1770 combinaisons possibles parmi les 60 parents (1775 pollinisations) et 84% des combinaisons réciproques (1483 pollinisations) ont été réalisées en pollinisant dans les deux sens. Les réussites des croisements réciproques et des croisements dans un sens seulement sont comparables (68 et 67% de fructification respectivement). Sur l'ensemble des baies, la production moyenne de semences par baie était de 242; 92% des baies donnaient plus de 100 semences par baie (Tableau 1). Tous les 60 parents étaient fertiles à la fois comme male et comme femelle. Aucun n'était autofertile alors que tous produisaient des oeufs et du pollen fonctionnels. Les performances de ces sélections comme parents males et femelles sont résumées par familles dans leTableau 2. Les moyennes des sélections individuelles au sein d'une famille étaient, à part quelques exceptions, comparables aux moyennes de la famille. Les nombres de pollinisations fécondes parmi les sélections F₁ les plus apparentées étaient comparables à ceux de sélections “non apparentées” (Tableau 3). La production moyenne de semences était élevée, que le croisement implique des sélections soeurs, demi-soeurs, ou “non apparentées”. Les comparaisons de vigueur, de floraison et de fertilité entre les hybrides purs (“raw”) deS. tuberosum haplo?de et les 60 hybridesS. phureja S. tuberosum haplo?de sont frappantes. Au cours d'une saison de croissance, 50% approximativement des haplo?des fleurissent, 30% approximativement sont utilisés avec succès comme parents femelles, et 3% ont la fertilité male (Tableau 4). Au contraire, toutes les sélections d'hybrides fleurissent abondamment et toutes sont des parents males et femelles fonctionnels. Le niveau élevé de fertilité male et femelle suggère qu'un manque de fertilité ne présente vraisemblablement pas un obstacle à l'étude ultérieure de la Pomme de terre au niveau de 24 chromosomes.

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Cooperation of the Inter-Regional Potato Introduction Project in providingSolanum materials is hereby acknowledged. This research was supported in part by a grant from the National Science Foundation.     

Virus infection in South American potatoes

Summary Methods used to test for virus infection in potato samples from South America are described and the incidence of infection in the samples is recorded. Samples were classified according to provenance, ploidy, altitude of collection, and as weed or cultivated forms to investigate the influence of these factors. The advantages of maintenance of potato collections as seed lines are discussed with special reference to prevention of spread of introduced viruses.

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Zusammenfassung Die bei der Untersuchung auf Virusbefall bei Kartoffelmustern aus Südamerika angewendeten Methoden werden beschrieben. Es wird über den Umfang der Infektion durch die Kartoffelviren X(PVX), S(PVS) und Y(PVY) und den nekrotischen Tabakrippenbr?une-Stamm von Virus Y(TVN) in 784 Mustern berichtet, ebenso über das Auftreten von Blattroll in 241 Mustern (Tabelle 1). Um den Einfluss verschiedener Faktoren zu untersuchen, wurden die Muster eingeteilt nach Herkunft (Tabelle 1), Ploidiestufe (Tabelle 2), H?henlage der Herkunftsorte (Tabelle 3) oder nach dem Gesichtspunkt, ob es sich um wilde beziehungsweise unkrautartige oder kultivierte Formen handelte (Tabelle 4). Die Vorteile der Aufrechterhaltung von Kartoffelsammlungen als Samen-Familien werden besprochen, besonders in bezug auf die Verhütung der Ausbreitung von eingeschleppten Viren.

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Résumé L’auteur décrit les méthodes utilisées pour détecter les infections virologiques dans les échantillons de pommes de terre en provenance de l’Amérique du Sud et rapporte l’importance de l’infection par les virus X (PVX), S (PVS), Y (PVY) et par la souche du virus Y causant la nécrose nervienne du tabac (TVN), dans 784 échantillons, et en même temps l’importance de l’infection par le virus de l’enroulement dans 241 échantillons (Tableau 1). Pour déterminer l’influence de ces facteurs, les échantillons ont été classés suivant la provenance (Tableau 1), l’état plo?dique (Tableau 2), l’altitude du prélèvement (Tableau 3), et le fait qu’il s’agit de formes cultivées ou sauvages et adventices (Tableau 4). L’auteur discute de l’opportunité de conserver les collections de pommes de terre sous forme de lignées en semences dans le but particulier d’empêcher l’extension des virus introduits.

     

Use of dihaploid potatoes in breeding for ground frost resistance

Ground frost resistance is important for the growing of early potatoes and of othervarieties on soils which are prone to suffer from ground frosts. Resistance has beenfound, among others, in the primitive diploid cultivated potato species S. ajanhuiri.The clones of this species which are included in the Wageningen Potato Collection(WAC) were not crossable to ordinary varieties of the species S. tuberosum. However,it was shown to be possible to cross S. ajanhuiri with a dihaploid form of S. tuberosum.Amphidiploid plants were obtained after colchicine treatment. These plants werefertile when crossed with ordinary varieties. Some of the hybrids possess a certainfrost resistance. Backcrosses will be necessary to obtain varieties with good consump-tion qualities.     

The genetic system for reaction of field beans (Phaseolus vulgaris L.) to infection by three physiologic races of Colletotrichum lindemuthianum

Genetic resistance to race alpha of C. lindemuthianum in the nine varieties of beans studied can be accounted for by dominant alleles at either of two loci, which are unlinked and which behave as duplicate factor loci in the classical sense. A similar system of loci governs reaction to races beta and gamma, with evidence favoring multiple allelism and dominance of alleles conferring susceptibility in certain instances in the case of beta. In addition, for reaction to races beta and gamma, there are distinct systems of complementary factors, again with multiple allelism at the beta loci. Finally, there is genetic linkage between genes of the duplicate factor set governing reaction to gamma and genes of the duplicate factor set, and complementary factor set conditioning reaction to beta. The genes that are members of the set(s) pertaining to any one race alone are independent of each other in a linkage sense.Paper based on work conducted by the senior author in partial fulfilment of requirements for the Doctor of Philosophy degree at Michigan State University and supported by the Rockefeller Foundation.Formerly Rockefeller Foundation Student in Crop Science, now Director, Instituto Nacional de Investigaciones Agricolas, Veracruz, Mexico; Professor of Crop Science, Michigan State University; and Research Pathologist, Crops Research Division, Agricultural Research Service, USDA.     

On the occurrence of male sterility in West-European fodder and sugar beets

Since 1958 a search has been made for male sterile plants in fodder and sugar beet of West European origin. In some productive fodder beet varieties 11 male sterile plants were found in approx. 90,000 plants (0.01%), and in sugar beet varieties 32 in approx. 110,000 plants (0.03%).The conclusion may be that male sterility occurs more in sugar beet than in fodder beet, although it may also be explained by a different descent.     

THE YIELDS AND COMPOSITION OF LUCERNE, GRASS AND CLOVER UNDER DIFFERENT SYSTEMS OF MANAGEMENT

The mean yields of 4 varieties of lucerne were compared under 5 methods of growing: broadcast with and without grass; drills 2 ft apart; alternate lucerne/grass drills 1 ft apart; spaced plants. One cut was harvested in the sowing year and 3 cuts a year for the next 3 years.
The alternate lucerne/grass drills yielded 20% less dry matter than the comparable broadcast plots. Broadcasting and sowing in alternate drills had the same effect on the pattern of lucerne/grass competition. The meadow fescue companion produced its highest yield at the first cut and there was a marked drop during each year and from year to year. There was little evidence of nitrogen transfer from the lucerne to the grass.