Meristem-tip culture of potato plants as a method of improving productivity

Summary

Three potato cultivars were propagated by meristem tip culture. The meristem-tips (apical dome with two to four leaf primordia) were cultured on several nutrient media and the plants obtained were grown in a light soil mixture until they formed tubers. A comparison of productivity (cv. San Michele) between plants grown from these tubers and those grown from normal seed tubers showed a 60% increase in salable yield. Virus assays onChenopodium amaranticolor, Gomphrena globosa andSolanum demissum A₆ were also carried out.

Zusammenfassung

Die Ertragsleistung vieler in Italien angebauter Kartoffelsorten ist vermindert, weil sie mit einem oder mehreren Viren vollständig infiziert sind. Dieser Bericht handelt von der Kultur von Kartoffel-Meristemspitzen als einem Mittel zur Eliminierung einiger Viren und zur Steigerung der Ertragsleistung.

Das Hauptziel war, die beste Zusammensetzung des Mediums herauszufinden, um Stecklinge heranzuziehen. Zweitens wurde eine Technik für besseres Wachstum der Pflänzchen in einem insektensicheren Glashaus entwickelt. Drittens wurden die Erträge von Pflanzen aus in Handel erhältlichen Knollen und jene von Meristemkulturen verglichen. Bei den in den Versuchen verwendeten Sorten handelt es sich um Majestic, Kennebec und die Lokalsorte San Michele. Knollenmuster der Sorte San Michele, denen Meristemspitzen entnommen wurden, wurden auf das Vorhandensein von Virus untersucht. Die Ergebnisse zeigten eine vollständige Verseuchung mit den Viren X und A. Die Apikalmeristeme (Sprosspitze mit zwei bis vier Primordialblättchen) wurden 5–10 cm langen Keimen entnommen, die vorher mit 3% Kalzium-Hypochlorit behandelt und dreimal mit sterilem destilliertem Wasser gespült wurden. Die Meristemspitzen wurden (nach Muller, persönliche Mitteilung, 1965) in festem Nährboden mit pH 5,7 angezogen (Tabelle 1).

Einige Wachstumsregulatoren (GA₃, NAA und Kinetin) wurden in unterschiedlichen Mengen beigefügt (Tabelle 2).

Die in Kultur genommenen Knospen wurden bei 23–25° C unter Fluoreszenzlicht (1500 lux) während einer 16-Stunden-Licht-Periode in einer Pflanzenwuchskammer aufgestellt.

Pflanzen mit Wurzeln und 5–10 cm langen Stengeln wurden in Töpfe mit einer Mischung von leichtem Boden versetzt und in ein insektensicheres Glashaus bei zusätzlicher Beleuchtung und einer Temperatur von 16±2°C gebracht. Ein Monat nach dem Eintopfen wurden die Pflanzen der Sorte San Michele auf Virusbefall untersucht, wobeiGomphrena globosa, Chenopodium amaranticolor undSolanum demissum A6 als Testpflanzen verwendet wurden. Der Einfluss der Vermehrung durch Meristemspitzen auf den Virusbefall wird in Tablle 3 gezeigt. Die Pflanzen (Abb. 1) erzeugten kleine Knollen, die gesammelt und in kleinen Papiersäcken bei 10°C aufbewahrt wurden. Im März 1971 wurden 50 Knollen der Sorte San Michele aus der Meristemkultur und 50 Knollen der gleichen Grösse aus gewöhnlicher Handelsware in einem ‘randomized block’ ausgepflanzt. Knollen aus der Meristemkultur wurden verworfen, wenn die Proben auf mehr als einer Testpflanze Symptome zeigten. Ende August wurden die Knollen jeder Pflanze geerntet und nach Gewicht und Anzahl sortiert.

Der Prozentsatz an entwickelten Pflänzchen aus Meristemen war auf allen Nährböden gut (Tabelle 2), aber die besten Ergebnisse wurden durch die Zugabe von GA₃ (0,1 mg/l) erzielt; NAA (0,25 mg/l oder 0,5 mg/l) zeigte einen wachstumshemmenden Einfluss. Einige Meristeme entwickelten eine Kallusmasse auf der Schnittfläche, und einige bildeten kleine Kallusanhäufungen auf der Höhe des Wurzelsystems (Abb. 2). Die letzteren hatten keinen Einfluss auf das Wachstum der Pflänzchen nach dem Eintopfen. Der Nährboden mit NAA (0,5 mg/l) steigerte die Wurzelbildung bei Stecklingen von 10–15 cm langen Pflänzchen (Abb. 2). Vermehrung durch Meristemspitzen verminderte den Virusbefall und steigerte die Produktion von verkäuflichen Kartoffeln der Sorte San Michele (Tabelle 4).

Résumé

La production de beaucoup de variétés de pomme de terre cultivées en Italie est diminuée parce que les variétés sont complètement infectées par un ou plusieurs virus. Le présent rapport traite de la culture de pointes de méristèmes comme moyen d'éliminer plusieurs de ces virus et d'accroître la productivité.

Le but principal a consisté à trouver la meilleure composition de milieu nutritif pour obtenir les plantules. En second lieu, une technique assurant la meilleure croissance des plantules, dans une serre à l'abri des pucerons, a été mise au point. En troisième lieu les productions des plantes obtenues à partir de tubercules commerciaux valables et de tubercules issus de culture de méristèmes ont été comparées. Les variétés utilisées dans les essais sont: Majestic, Kennebec, et la variété locale San Michele. Des echantillons de tubercules de San Michele, desquels on a excisé des pointes de méristèmes, ont été testés pour la présence de virus. Les résultats ont révélé une infection totale par les virus X et A.

Les méristèmes apicaux (pointe avec 2 ou 4 primordiaux floraux) ont été excisés sur des germes de 5 à 10 cm de long, les germes ayant été précédemment traités avec 3% d'hypochlorite de calcium et rinçés trois fois à l'eau distillée stérile. Les pointes méristématiques ont été mises en végétation sur un milieu solide au pH 5,7 selon Muller (communication personnelle, 1965) (tableau 1).

On ajoute des substances de croissance (GA₃, NAA et Kinetin) en différentes proportions (tableau 2).

Les bourgeons en culture sont conservés à 23–25° C sous lumière fluorescente (1500 lux) pendant une période de 16 heures dans une chambre de croissance.

Les plantes avec racines et tiges de 5–10 cm de longueur sont transplantées dans des pots contenant un mélange de sol léger et placés dans une serre à l'abri des pucerons avec un supplément de lumière et à la température de 16±2°C. Un mois après la transplantation en pots, les plantes de San Michele ont été contrôlées pour la présence de virus en utilisant, comme plantes-tests,Gomphrena globosa, Chenopodium amaranticolor etSolanum demissum A6. Le tableau 3 montre les effets de la multiplication par pointes de méristémes sur l'infection virologique. Les plantes (fig. 1) produisent des petits tubercules qui sont re'ecoltés et conservés dans de petits sacs en papier à 10°C. En mars 1971, on a planté dans un bloc, les emplacements étant déterminés au hazard, 50 tubercules de San Michele issus de culture de méristèmes et 50 provenant de plants commerciaux ordinaires et ayant le même calibre. Les tubercules issus de culture de méristème étaient écartés si des échantillons montraient des symptômes sur plus d'une plante-test. On a récolté les tubercules de chaque plante à la fin août et déterminé leurs poids et nombre.

Les pourcentages de plantules qui se développent à partir de méristèmes sont bons sur tous les milieux (tableau 2) mais de meilleurs résultats sont obtenus lorsque on ajoute GA₃ (0,1 mg/l), NAA (0,25 mg/l ou 0,5 mg/l) a un effet inhibiteur sur la croissance. Plusieurs méristèmes développent une masse calleuse à la surface de sectionnement et quelques-uns aussi forment de petits cals au niveau du système radiculaire (fig. 2). Ces derniers n'ont aucun effet sur la croissance des plantules lors de la transplantation en pots. Le milieu avec NAA (0,5 mg/l) stimule la formation des racines sur les boutures prélevées sur les plantules de 10–15 cm de long (fig. 2). La propagation par pointes méristématiques réduit l'infection virologique et augmente la production de pommes de terre commerciales dans la variété San Michele (tableau 4).