Effects of calcium on sprout growth and sub-apical necrosis in Majestic potatoes

Summary

Majestic potatoes sprouted in the dark at 20°C developed necrotic lesions in the elongating region of the sprout, about 3 to 5 mm below the apex. The name sub-apical necrosis is proposed to describe this condition. It was shown to be due to calcium deficiency and was fully controlled by frequent application of 0.01M calcium sulphate solution to the tips of the sprouts. The influence of several other factors was also studied. Calcium was necessary to maintain apical dominance of the sprout and prevent some of the changes which have been attributed to physiological ageing.

Zusammenfassung

Um den Einfluss von Kalzium auf das Keimwachstum von Kartoffeln der Sorte Majestic zu untersuchen, wurden Knollenstücke (sets) mit einem einzelnen Auge in Serien verwendet. Die Serien wurden in kalziumfreiem Sand bei 20°C in Dunkelkammern zum Keimen gebracht. Unter diesen Bedingungen entwickelten sich nekrotische Läsionen in einem 2–3 mm breiten Band an der Streckungsstelle des Keims, 3–4 mm unter der Spitze. Es wird vorgeschlagen, diesen Zustand mit ‘subapikale Nekrose’ zu bezeichnen. Die Nekrose dehnt sich zuletzt bis in das Gefässbündelsystem aus, die Spitze des Keims stirbt ab, und die apikale Dominanz geht verloren (Abb. 1).

Subapikale Nekrosen wurden verhindert, wenn eine wässrige Lösung von 0,01m CaSO₄ regelmässig mit einer kleinen Bürste auf die Spitze der Keime gebracht wurde (Abb. 2). Wenn das Kalzium auf das Knollenstück gebracht wurde, nahmen sein Kalziumgehalt (Tabelle 2) und das Keimwachstum zu, aber die subapikale Nekrose wurde nicht verhindert (Abb. 3). Der Kalziumgehalt und das Keimwachstum waren bei Knollen aus einem Feld mit hohem, im Vergleich zu niedrigem pH, grösser (Tabelle 4). Bei Temperaturen bis zu 20°C erhöhte die Wurzelbildung die Keimwachstumsrate und verhinderte die subapikale Nekrose (Abb. 4). Wenn dem Wurzelnährboden Kalzium beigefügt wurde, konnte das verlängerte Wachstum auch bei höheren Temperaturen erhalten werden (Abb. 3). Die Wachstumsrate und die Anfälligkeit für subapikale Nekrose wurden durch Grösse, Form und Datum der Entnahme des Knollenstecklings der Serien beeinflusst (Tabellen 5 und 6). Diese Einflüsse schienen mit Unterschieden im Kalziumgehalt und mit dem Gleichgewicht zwischen Wachstumsregulatoren in den Knollenstücken im Zusammenhang zu stehen.

Das Bedürfnis nach Kalzium, um das Wachstum der Hauptachse des Keims aufrechtzuerhalten und die apikale Dominanz zu bewahren, zeigt, dass dies mit dem Prozess des physiologischen Alterns im Zusammenhang steht.

Résumé

Les auteurs ont utilisé des fragments de tubercules avec un seul oeil pour étudier les effets du calcium sur la croissance du germe chez la pomme de terre Majestic. Les fragments ont germé dans du sable dépourvu de calcium à 20°C à l'obscurité. Dans ces conditions, ils se développent des lésions nécrotiques dans une bande de 2 à 3 mm de largeur autour de la région d'élongation du germe, environ 3 à 4 mm en-dessous du sommet. Les auteurs proposent la dénomination ‘nécrose sub-apicale’ pour décrire ce phénomène. La nécrose s'étend finalement dans le système vasculaire, le sommet du germe meurt et la dominance apicale se perd (fig. 1).

La nécrose sub-apicale est empêchée par l'application fréquente de solution aqueuse à 0,01m de sulfate de calcium sur les pointes des germes avec une petite brosse (fig. 2). Le calcium appliqué aux fragments de tubercules accroît leur teneur en calcium (tableau 2) et la vitesse de croissance du germe mais n'empêche pas la nécrose sub-apicale (fig. 3). La teneur en calcium et la vitesse de croissance du germe sont aussi plus élevées chez les tubercules poussés dans un champ à pH élevé que dans un champ à pH bas (tableau 4). Il se révèle que la production de racines acroît la vitesse de croissance du germe et empêche la nécrose sub-apicale aux températures jusqu'à 20°C (fig. 4). Quand du calcium était ajouté au milieu radiculaire, la croissance prolongée des germes se maintient aussi à des températures plus élevées (fig. 3). La vitesse de croissance du germe et le début de la nécrose subapicale sont influencés par la grosseur, la forme et la date de sectionnement des fragments (tableaux 5 et 6). Ces effets paraissent liés aux différences de teneur en calcium et à la balance du régulateur de croissance dans les fragments.

La nécessité du calcium pour maintenir la croissance de l'axe principal du germe, et pour conserver la dominance apicale, indique qu'il est impliqué dans le processus de vieillissement physiologique.