Advertisement

Netherlands Journal of Plant Pathology

, Volume 96, Issue 3, pp 155–170 | Cite as

Effect of volatile and unstable exudates from underground potato plant parts on sclerotium formation by Rhizoctonia solani AG-3 before and after haulm destruction

  • G. Dijst
Article

Abstract

The acceleration of black scurf development after haulm destruction was mainly due to changes in the exudation of volatiles from tubers. Volatile products from decomposing potato roots and stolons and, probably, unstable substances in the tuber exudate as well, further promoted sclerotium formation.

Sclerotium production byR. solani AG-3 was investigated on agar media, periderm strips and harvested tubers, which were exposed to the volatile exudates from growing subterranean potato plant parts. The volatile exudate from growing tubers contained both inhibitory and stimulatory substances which were not identified definitely. Inhibition dominated during tuber growth, decreased when plants were yellowing and disappeared after the shoots were excised. When the inhibitory components were trapped by KOH, the non-trapped volatile tuber exudates from young growing plants were as stimulatory as those from plants after haulm killing. CO2 might be an inhibitor as tuber respiration was negatively correlated to black scurf formation. Tests in vitro suggested that inhibition of sclerotium formation by CO2 can be overcome by stimulatory nutrients. Sclerotium production on agar media was not stimulated by ethylene, although volatiles from harvested ripe apples were very stimulatory.

The results imply that after haulm killing, the increase in black scurf development may be prevented by loosening the soil and quick separation of tubers from plant residues thus preventing accumulation of the stimuli.

Samenvatting

De vluchtige exsudaten van aardappelknollen, die nog aan de plant bevestigd zaten, beinvloedden de produktie van sclerotiën doorRhizoctonia solani AG-3 op agarplaten en op geoogste knollen, die geincubeerd waren in een plant-aarde systeem. Onder dezelfde proef- omstandigheden was de sclerotiënvorming op geincubeerde losse knollen veel hoger dan op de agarplaten, maar op peridermstrips juist lager. Wellicht dragen dus naast stabiele ook instabiele knolexsudaten bij tot de vorming van lakschurft.

Het vluchtige knolexsudaat van jonge planten bleek zowel stimulerende als remmende componenten te bevatten. Als de remmende fractie met KOH werd weggevangen, stimuleerden de resterende uitademingsprodukten van jonge groeiende knollen de vorming van sclerotiën even sterk als de uitademingsprodukten van oude afrijpende knollen na loofvernietiging. Tijdens de knolgroei overheerste de invloed van de remmende exsudaten, maar dat nam af als de plant vergeelde en verdween na loofvernietigen. Toename van lakschurft na loofdoding berust dus vooral op het wegvallen van de remmende componenten. In de praktijk zou na loofdoding de effectiviteit van de stimulerende exudaten verminderd kunnen worden door de grond van de teeltrug los te maken waardoor ze niet kunnen ophopen aan het knoloppervlak.

De remmende fractie kon worden weggevangen met KOH, wat betekent dat het gaat om koolzuur of een andere zure component. Inderdaad bleek de produktie van koolzuur door knollen geleidelijk af te nemen tijdens de veroudering en zeer snel na loofdoding. Daarnaast is bekend dat lakschurft geleidelijk toeneemt bij veroudering van de plant, en zeer snel na loofdoding. In vitro leek koolzuur de sclerotiënvorming alleen op wateragar te remmen, maar niet op een voedzamer medium. De sclerotiënvorming op agarmedia werd sterk gestimuleerd door gasvormige produkten van appels. Echter, er werd geen bevestiging gevonden voor het idee dat het ‘stress’-produkt ethyleen sclerotiënvorming stimuleert. Na het loofafknippen lekte er een veel grotere hoeveelheid water uit de knollen dan uit knollen van intacte planten. Water kan het benutten van voedzame stoffen door de schimmel bevorderen. Daardoor kan een manier van loofdoden die de stolon breekt de kans op lakschurft verkleinen.

Gasvormige produkten van afstervende wortels en stolonen hadden geen invloed op de sclerotiënvorming op agarplaten. Maar wel versterkten zij de lichte stimulering die uitging van afrijpende knollen. In de praktijk zouden jonge potaardappelen dus milieuvriendelijker beschermd kunnen worden tegen zowel virusinfectie als zware lakschurft-vorming met een nieuw-te-ontwikkelen methode van ‘groen-rooien’ die de stolonen breekt en de knollen op het veld laat afharden in losse grond en gescheiden van de overige planteresten.

Additional keywords

black scurf carbon dioxide C/N ratio ethylene Solanum tuberosum tuber maturation tuber respiration apple exudates 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Blair, I.D., 1943. Behaviour of the fungusRhizoctonia solani Kühn in the soil. Annals of applied Biology 30: 118–127.Google Scholar
  2. Burton, W.G., 1966. The Potato. Veenman, Wageningen, 382 pp.Google Scholar
  3. Dijst, G., 1985. Investigations on the effect of haulm destruction and additional root cutting on black scurf on potato tubers. Netherlands Journal of Plant Pathology 91: 153–162.Google Scholar
  4. Dijst, G., 1987. The effect of potato tubers on sclerotium formation byRhizoctonia solani. Acta Botanica 36: 107.Google Scholar
  5. Dijst, G., 1988a. Formation of sclerotia byRhizoctonia solani on artificial media and on potato tubers. Netherlands Journal of Plant Pathology 94: 233–242.Google Scholar
  6. Dijst, G., 1988b. Effect of periderm and water-soluble exudates of potato tubers on black scurf before and after haulm destruction. Netherlands Journal of Plant Pathology 94: 257–266.Google Scholar
  7. Dijst, G., 1989. The effect of chemical haulm destruction and haulm pulling on potato black scurf caused byRhizoctonia solani AG-3. Ph.D. thesis, Agricultural University Wageningen, the Netherlands.Google Scholar
  8. Dijst, G., Bouman, A., Mulder, A. & Roosjen, J., 1986. Effect of haulm destruction supplemented by cutting off roots on the incidence of black scurf and skin damage, flexibility of harvest period and yield of seed potatoes in field experiments. Netherlands Journal of Plant Pathology 92: 287–303.Google Scholar
  9. Lewis, J.A. & Papavizas, G.C., 1974. Effect of volatiles from decomposing plant tissues on pigmentation, growth and survival ofRhizoctonia solani. Soil Science 118: 156–163.Google Scholar
  10. Lewis, J.A., 1976. Production of volatiles from decomposing plant tissues and effect of these volatiles onRhizoctonia solani in culture. Canadian Journal of Microbiology 22: 1300–1306.PubMedGoogle Scholar
  11. Meigh, D.F., Filmer, A.A.E. & Self, R., 1973. Growth-inhibitory volatile aromatic compounds produced bySolanum tuberosum tubers. Phytochemistry 12: 987–993.CrossRefGoogle Scholar
  12. Sherwood, R.T., 1970. Physiology ofRhizoctonia solani. In: Parmeter, J.R. Jr. (Ed.) 1970.Rhizoctonia solani, biology and pathology. University of California Press, California, pp 69–92.Google Scholar
  13. Townsend, B.B., 1957. Nutritional factors influencing the production of sclerotia by certain fungi. Annals of Botany 21: 153–166.Google Scholar
  14. Varns, J.L. & Glynn, M.T., 1979. Detection of disease in stored potatoes by volatile monitoring. American Potato Journal 56: 185–197.Google Scholar
  15. Varns, J.L. 1982. The release of methyl chloride from potato tubers. American Potato Journal 59: 593–604.Google Scholar
  16. Waterer, D.R. & Pritchard, M.K., 1984b. Volatile monitoring as a technique for differentiating betweenE. carotovora andC. cepedonicum infections in stored potatoes. American Potato Journal 61: 345–353.Google Scholar
  17. Winkler, E., 1971. Kartoffelbau in Tirol II. Photosynthesevermogung und Respiration von Verschiedenen Kartoffelsorten. Plant Research 14: 1–18.Google Scholar
  18. Yang, S.F., & Hoffman, N.E., 1984. Ethylene biosynthesis and its regulation in higher plants. Annual Review of Plant Physiology 35: 155–189CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Koninklijke Nederlandse Planteziektenkundige Vereniging 1990

Authors and Affiliations

  • G. Dijst
    • 1
  1. 1.Research Institute for Plant Protection (IPO)WageningenThe Netherlands

Personalised recommendations