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.

---

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.

---

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.