Control mechanisms in the tuberization process

Summary

Experiments were conducted with the cultivar Up-to-date to study the relationship between gibberellin level and tuber initiation. Tuberization resulted in case of all treatments which led to a decrease in the endogenous gibberellin level. This observation is also applicable to most of the results published by other research workers. It is postulated that a balance between gibberellins and other endogenous growth substances (especially inhibitors) controls the tuberization process, and that tuber initiation results as soon as the gibberellin content decreases beneath a threshold level.

Zusammenfassung

An der Universität von Pretoria wurden mit der Kartoffelstorte Up-to-Date Versuche durch-geführt, um den Zusammenhang zwischen dem Gibberellinniveau und der Auslösung der Knollenbildung zu untersuchen. In nicht induktiven Photoperioden erfolgte eine Knollenbildung, wenn die junge Blätter und die meristematischen Spitzen entfernt wurden. In diesen Pflanzen konnte die Knollenbildung durch Anwendung von Gibberellinsäure gehemmt werden. Die sich entwickelnden Blätter schienen unter Langtagbedingungen eine Substanz, wahrscheinlich Gibberellin, zu entwickeln, welche die Knollenbildung verzögerte.

Beigabe von CCC zum Wurzelnährboden führte zum fast gleichen Grad der Knollenbildung, wie wenn die Pflanzen durch kurze Tageslängen zur Knollenbildung angeregt wurden. Diese Wirkung des CCC wurde durch Anwendung von Gibberellinsäure zu den jungen Blättern nahezu ganz aufgehoben. Verwendung von Gibberellinsäure zu Pflanzen, die unter Kurztagbedingungen zur Knollenbildung angeregt wurden, hatte auch eine nachteilige Wirkung auf die Knollenbildung. Wenn GA und CCC gleichzeitig angewendet wurden, hing die Reaktion von den jeweiligen Konzentrationen der angewendeten Mittel ab (siehe Tabelle 1 und Abb. 1).

Es wird vorausgesetzt, dass Knollenbildung normalerweise durch hoch wirksame Gibberellin niveaux verhindert wird und dass eine Knollenbildung erfolgt, sobald das Gibberellinniveau auf ein kritisches Mass herabgesetzt wird. Wenn eine spezifisch knollenbildende Substanz mit im spiele ist, dann ist sie auch in nicht induzierten Kartoffelpflanzen vorhanden. Umweltbedingungen können das Gleichgewicht zwischen den Gibberellinen und den endogenen Hemmern (und wahrscheinlich andern Wachstumssubstanzen) beeinflussen, indem sie ihr Niveau oder ihre Aktivität beeinträchtigen. Ein deutlicher Beweis für die wahrscheinliche Rolle des Gibberellins im Knollenbildungsprozess wird in Abb. 2 dargestellt.

Résumé

Des espériences ont été exécutées à l'Université de Pretoria, sur le cultivar Up-to-Date, dans le but d'étudier la relation entre le niveau de gibberelline et l'initiation des tubercules. La tubérisation était réalisée en photopériodes non-inductives alors que les jeunes feuilles et les sommets méristématiques de tiges sont enlevés. On pouvait inhiber la tubérisation dans ces plantes par application d'acide giberrellique. Les feuilles en développement semblaient produire une substance dans des conditions de jours longs, probablement la gibberelline, qui retardait la tubérisation.

L'application de CCC au système radiculaire provoquait un degré presque identique de tubérisation que lorsque l'induction était provoquée par par de courtes photopériodes. Cet effet du CCC est presque complètement annihilé par l'application d'acide gibberellique aux jeunes feuilles. L'application d'acide gibberellique aux plantes à tubérisation induite par de courtes photopériodes a également un effet opposé à la tubérisation. Lorsqu'on applique simultanément GA et CCC, la réaction dépend des con-(voir tableau 1 et fig. 1).

Il est admis que la tubérisation est normalement inhibée par de hauts niveaux de gibberelline active et que la tubérisation se déclenche aussitôt que le niveau gibberellique est abaissé en-dessous d'un seuil critique. Si une substance spécifique formatrice de tubercules est impliquée, elle est également présente dans les plantes de pomme de terre non induites. Les conditions de milieu peuvent influencer l'équilibre entre les gibberellines et les inhibiteurs endogènes (et probablement d'autres substances de croissance) en agissant sur le niveau ou l'activité de quelquesuns d'entr'eux. La fig. 2 apporte quelque preuve du rôle probable de la gibberelline dans le processus de tubérisation.