The influence of physiological processes on tuber yield of potato clones (Solanum tuberosum L.): Stomatal diffusive resistance, stomatal conductance, gross photosynthetic rate, leaf canopy, tissue nutrient levels, and tuber enzyme activities

Summary

Field measurements of stomatal diffusive resistance (DR), stomatal conductance (SC), gross photosynthesis (P_G), visual leaf index (VLI), petiole nutrient levels (%P, %K, NO₃−N), and tuber enzyme activities (ADPG pyrophosphorylase) were recorded during 1978 and 79 using 17 and 19 potato clones, respectively (Solanum tuberosum L.). Many clones differed significantly in DR, SC, and P_G. One clone (A6948-4) had significantly greater SC and P_G rates than all other clones. The measurements of DR, SC, P_G, and %K would appear to have limited value for rapid and extensive selection within potato breeding programs. Correlations are highly variable one season to the next, and several such physiological measurements would have to be combined to provide useful data for selection purposes. However, since measurements of DR, SC, and P_G varied significantly and were apparent determinants of tuber yield for some clones, such measurements have potential value for selecting clones to be used as parents in genetic crosses.

Zusammenfassung

Feldmessungen von stomatalem Diffusionswiderstand (DR), stomataler Leitfähigkeit (SC), Bruttophotosynthese (P_G), visuellem Blattindex (VLI), Stengelernährungsgraden (%P, %K, NO₃−N) und Knollenenzymaktivitäten (ADPG Pyrophosphorylase) wurden in den Jahren 1978 und 79 17 bzw. 19 Kartoffelklonen (Solanum tuberosum L.) vorgenommen (Tabellen 1 und 2). Viele Klone wichen in DR, SC und P_G signifikant voneinander ab. Ein Klon (A6948-4) hatte signifikant grössere SC-und P_G-Raten als alle übrigen Klone. Die meisten, aber nicht alle Klone wiesen während des Nachmittags im Vergleich zum Vormittag reduzierte SC- und P_G-Raten auf (Tabelle 1). Die SC- und P_G-Werte waren in beiden Jahren positiv korreliert (r=0,89 und 0,91, P<0,01). SC und DR waren negativ korreliert (r=−0,63, P<0,01). Im Jahre 1978 zeigten SC und P_G bei Verwendung von herkömmlichen S. tuberosum-Klonen geringe Korrelationen und VLI eine hohe Korrelation (r=0,81, P<0,01) mit dem Knollenertrag. Im Versuch 1979, der verschiedene gp.andigena-Klone (Tabelle 2) einschloss, zeigten Sc und P_G positive Korrelationen (r=0,58 und 0,55, P<0,02) und VLI keine Korrelation zum Knollenertrag. DR war mit dem Knollenertrag negativ korreliert (r=−0,47, P=0,05). Die Aktivitäten der ADPG Pyrophosphorylase in den Knollengeweben waren unter den Klonen stark variabel, aber sie korrelierten nicht mit dem Knollenertrag. In Uebereinstimmung mit Holm und Nylund (1978a, b): die Neigung des %K war mit dem Knollenertrag negativ korreliert (r=−0,52, P=0,01).

Die Messungen von DR, SC, P_G und %K scheinen einen beschränkten Wert für eine rasche und umfassende Auslese innerhalb des Kartoffelzüchtungsprogramms zu haben. Die Korrelationen schwanken stark von einer saison zur andern, und einige solcher physiologischer Messungen müssten kombiniert werden, um nützliche Daten für Selektionszwecke zu erhalten. Da jedoch die Messungen von DR, SC und P_G signifikant variierten und offenbar Determinanten des Knollenertrages für einige Klone waren, haben solche Messungen potentiellen Wert für die Auswahl von Klonen, die als Eltern in genetischen Kreuzungen verwendet werden können.

Résumé

Des mesures au champ de résistance des stomates à la diffusion (DR), de conductance des stomates (SC), de photosynthèse brute (P_G), d’indice foliaire visuel (VLI), de niveaux de nutrition des pétioles (%P, %K, NO₃−N), et des activités enzymatiques des tubercules (ADPG pyrophosphorylase) ont été enregistrées en 1978 et 1979 respectivement sur 17 et 19 clones (Solanum tuberosum L.) (tableaux 1 & 2). De nombreux clones se sont révélés significativement différents quant à DR, SC, et P_G. Un clone (A6948-4) avait des niveaux significativement plus élevés pour SC et P_G que tous les autres. La plupart, mais pas tous les clones, avaient des niveaux plus bas pour SC et P_G pendant l’après-midi, comparés à ceux du matin (tableau 1). Les valeurs de SC et P_G étaient corrélées positivement les 2 années (r=0.89 et 0.91, P<0.01). SC et DR étaient corrélés négativement (r=−0.63, P<0.01). En 1978, en utilisant des clones deS. tuberosum conventionnels, SC et P_G étaient faiblement corrélés au rendement en tubercules et VLI fortement (r=0.81, P<0.01). Dans l’étude de 1979, qui comprenait plusieurs clones gp.andigena (tableau 2), SC et P_G étaient corrélés positivement (r=0.58 et 0.55, P<0.02) au rendement mais VLI n’était pas corrélé. DR était corrélé négativement au rendement (r=−0.47, P=0.05). Les activités des ADPG pyrophosphorylases dans les tissues des tubercules étaient très variables en fonction des clones, mais sans aucune corrélation avec le rendement en tubercule. En accord avec les résultats de Holm & Nylund (1978a, b), la diminution au %K était corrélée négativement au rendement (r=−0.52, P=0.01).

Les mesures de DR, SC, P_G, et %K sembleraient donc avoir un intérêt limité pour la sélection rapide et extensive dans le cadre des programmes d’amélioration des pommes de terre. Les corrélations sont très variables d’une saison à l’autre, et il faudrait combiner plusieurs mesures physiologiques de ce genre pour fournir des données utilisables à des fins de sélection. Cependant, comme certaines mesures de DR, SC, et P_G variaient significativement et étaient apparemment déterminantes dans le rendement de certains clones, de telles mesures ont une valeur potentielle pour la sélection de clones qui seraient utilisés comme parents dans les croisements génétiques.