, Volume 29, Issue 1, pp 1-12

The influence of genotype on the effects of impact damage on the accumulation of glycoalkaloids in potato tubers

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Summary

The effects of impact damage on the accumulation of glycoalkaloids in tubers were studied in a wide range of potato genotypes. Damage, caused by drop tests, resulted in increased glycoalkaloid levels, which sometimes exceeded the toxic limit of 20 mg/100 g fresh weight; there were large differences in levels between genotypes. When the total damage index was high, the severe damage types—shatter cracks and splits—were responsible for the initiation of glycoalkaloid synthesis in stressed tuber tissue, whereas the less severe damage types—bruises and black spot—were not. Genotypes which had the highest shatter crack indices often had the greatest increases in glycoalkaloids. The high correlation between the initial glycoalkaloid level and the increased level after damage showed that selection for low glycoalkaloid potato clones is important.

Zusammenfassung

Der Einfluss von Stossverletzungen auf die Glykoalkaloide in Knollen wurde an 18 bis 21 Sorten und Zuchtklonen untersucht. Die Knollen liess man von 150 cm Höhe (1981) bzw. 100 cm Höhe (1982) herabfallen, um Stossverletzungen unterschiedlicher Typen (Schwarzfleckigkeit, Quetschungen, Schlagrisse, Brüche) und unterschiedlicher Stärke hervorzurufen. Der Gehalt an Glykoalkaloiden (α-Solanin und α-Chaconin) wurde an unbehandelten und beschädigten Knollen bestimmt.

In unbehandeltem Material wurden wechselnde Glykoalkaloidgehalte aufgefunden (Tab. 1). Die Falltests ergaben grosse Sorten-differenzen hinsichtlich der Verletzungsemp-findlichkeit.

Eine Fallhöhe von 150 cm verursachte hohe Indizes für die Gesamtbeschädigung (Tab. 2). Unter den einzelnen Beschädigungs-typen waren Brüche und Schlagrisse am häufigsten. Der Glykoalkaloidgehalt erhöhte sich signifikant in den Knollen mit Stossverletzungen, und in einer Sorte wurde die toxische Schwelle von 20 mg/100 g Frischgewicht überschritten (Tab. 1). Die Glykoalkaloidbildung war signifikant korrelliert mit dem Schwellenwert in unbehandelten Knollen. Sorten und Klone mit den höchsten Schlagriss-Indizes zeigten die grössten Zunahmen. Eine zweimalige Fallbehandlung ergab höhere Verletzungsindizes und die Glykoalkaloidgehalte stiegen weiter an. Die Werte schwankten dabei zwischen 4 und 53 mg Glykoalkaloid/100 g Frischgewicht. Drei Sorten/Klone überschritten 20 mg/100 g und drei andere waren nahe an der toxischen Schwelle.

Eine Fallhöhe von 100 cm bewirkte auffällig niedrigen Anteile an Stossverletzungen (Tab. 3). Schwere Verletzungenstypen, z.B. Schlagrisse und Brüche, waren hier nicht so häufig als weniger schwere, wie Quetschungen und Schwarzfleckigkeit. Der Glykoalkaloidgehalt war verglichen mit demjenigen in unbehandelten Knollen nur geringfügig höher (Tab. 1). Das Glykoalkaloidniveau der beschädigten Knollen war gut korrelliert mit dem ursprünglichen Niveau, es stand aber weder zum Gesamtindex der Stossverletzungen noch zum Index irgendeines besonderen Beschädigungstyps in Beziehung. Der Grund dafür lag vermutlich in der geringen Anzahl von Verletzungen, insbesondere in der geringen Häufigkeit von Schlagrissen. Eine zweimalige Fallbehandlung erhöhte signifikant den Gesamtverletzungsindex und die Häufigkeit der Quetschungen. Dabei ergab sich ein geringer Zuwachs an Glykoalkaloiden mit einer sortenbedingten Differenz von 2–20 mg/100 g Frischgewicht. Der Glykoalkaloidgehalt war jedoch nicht korrelliert mit dem Index der gesamten Stossverletzungen oder, vielleicht mit Ausnahme der Quetschungen, mit dem Index irgendeines besonderen Beschädigungstyps.

Die Untersuchung zeigte, dass schwere Stossverletzungen eine Erhöhung des Glykoalkaloidgehaltes in Kartoffelknollen verursachen. Die Pflanzenzüchtung ist ein möglicher Weg, um die Resistenz gegenüber mechanischen Beschädigungen zu erhöhen, wenngleich stets eine sorgfältige Behandlung notwendig ist, um die Beschädigungshäufigkeit in der Handelsware zu reduzieren. Die hohe Korrellation zwischen dem ursprünglichen Glykoalkaloidniveau und dem erhöhten Niveau nach der Beschädigungsinduktion zeigt, dass es wichtig ist, Kartoffelklone mit geringem Glykoalkaloidgehalt zu selektieren.

Résumé

L'influence des endommagements par impacts sur les glycoalcaloïdes dans les tubercules a été étudiée sur 18–21 variétés et clones de sélection. Les différents types d'endommagements (noircissement interne, meurtrissures, cavernes et fissures) ainsi que leur gravité sont analysés après une chute des tubercules d'une hauteur de 150 et 100 cm, respectivement en 1981 et 1982. La teneur en glycoalcaloïdes (α-solanine et α-chaconine) est déterminée dans les tubercules n'ayant subi aucun traitement et dans les tubercules endommagés.

Une grande variété de teneurs en glycoalcaloïdes est observée dans les tubercules non endommagés (tabl. 1). Les tests d'impacts ont montré des différences variétales importantes, quant à la sensibilité à l'endommagement.

La hauteur de chute de 150 cm a causé des indices d'endommagements élevés (tabl. 2). Les fissures et les cavernes sont les types d'endommagements les plus fréquents. La teneur en glycoalcaloïdes augmente de façon significative dans les tubercules endommagés et pour une variété, le seuil de toxicité de 20 mg/100 g de poids frais est dépassé (tabl. 1). La réponse dans la formation de glycoalcaloïdes est correlée de façon significative à la teneur initiale, dans les tubercules non endommagés. Les variétés et clones qui présentaient le plus grand nombre de cavernes ont eu les augmentations les plus fortes. Les traitements comprenant deux chutes ont donné les indices d'endommagements les plus élevés et des teneurs en glycoalcaloïdes encore plus importantes. Celles-ci variaient entre 4 et 53 mg/100 g de poids frais. Trois variétés/clones ont dépassé les 20 mg pour 100 g et trois autres étaient très proches de ce seuil de toxicité.

La hauteur de chute de 100 cm a conduit à des niveaux d'endommagements beaucoup plus faibles (tabl. 3). Les types d'endommagements graves, c'est-à-dire les cavernes et les fissures, furent moins fréquents que les autres types d'endommagements moins graves: les meurtrissures et le noircissement interne. Il n'y eut qu'une légère augmentation des teneurs en glycoalcaloïdes, comparée à celles des tubercules non endommagés (tabl. 1). Le niveau de glycoalcaloïdes dans les tubercules endommagés est fortement correlé au niveau initial, mais n'est pas lié à l'indice total d'endommagements ni à l'indice d'un quelconque type d'endommagement. Ceci est probablement dû au faible niveau d'endommagement et notamment à la faible quantité de cavernes. Les traitements comprenant deux chutes ont donné un indice total d'endommagements plus élevé avec davantage de meurtrissures. La teneur en glycoalcaloïdes a légèrement augementé, avec des différences variétales de 2–20 mg/100 g de poids frais. Toutefois, les glycoalcaloïdes ne furent pas correlés à l'indice total ou à l'indice d'un des types d'endommagements, excepté peut être les meurtrissures.

Cette recherche montre que les endommagements graves par impacts provoquent l'augmentation des teneurs en glycoalcaloïdes dans les tubercules de pomme de terre. La sélection des variétés est un moyen pour augmenter la résistance des tubercules à l'endommagement, bien que des précautions dans les manutentions sont nécessaires pour réduire les fréquences d'impacts des pommes de terre de commercialisation. La forte corrélation entre le niveau initial de glycoalcaloïdes et son augmentation après endommagement montre que la sélection des clones à faible teneur en glycoalcaloïdes est importante.