Influence of oxygen concentration and storage factors on susceptibility of potato tubers to bacterial soft rot (Erwinia carotovora)

Summary

Potato tubers were injected with 10 μl of each of six inoculum levels (from 1 · 10⁶ to 5 · 10⁹ cells ml) ofErwinia carotovora var.atroseptica (van Hall) Dye. Analysis of the Weibull plot indicated that the bacteria acted independently and that all tubers were equally susceptible to decay. The amount of decay was significantly higher at 2% than at 6 and 10% oxygen. Under aerobic conditions at 22°C the bacteria multiplied quickly for no longer than 24 h but in a nitrogen atmosphere populations increased rapidly for 72 h at which time decay symptoms appeared.

Changes in relative humidity had no effect on the diameter of decay induced by injecting six levels of inoculum into tubers but at 16°C decay developed significantly faster than at 10°C. Tubers treated with rindite to break dormancy initially decayed more than untreated tubers but 10 weeks after treatment, they decayed to a lesser extent. Susceptibility of tubers, treated with Furarex to break dormancy, was relatively constant throughout the storage period: untreated tubers. however, decreased in susceptibility after four weeks' storage.

Zusammenfassung

Kartoffelknollen (Sorte Russet Burbank) wurden mit 10 μl von 6 verschiedenen Suspensionen zwischen 1 · 10⁶ und 5 · 10⁹ Zellen/ml vonErwinia carotovora var.atroseptica (van Hall) Dye. inokuliert. Der Prozentsatz von inokulierten Stellen (injected loci), die bei 2% Sauerstoff in Fäulnis übergingen, aufgetragen auf einer Weibull-Skala als Funktion des Gehaltes an Inokulum, ergab eine Gerade mit einheitlichem Anstieg (Fig. 1) und zeigte Homogenität in der Anfälligkeit der Knollen und unabhängige Wirkung der Bakterien. Ein Anstieg der ED₅₀ war mit einer Zunahme der Sauerstoffkonzentration positiv korreliert (Fig. 2).

In Luft und in Stickstoffatmosphäre wurden Änderungen der Population vonE. carotovora var.atroseptica, die den Kartoffelknollen injiziert wurden, in vivo untersucht (Fig. 3A). Unter aeroben Bedingungen nahm die Zahl der Zellen in den ersten 24 Stunden schnell und dann nur langsam zu; Fäulesymptome entwickelten sich nicht. Im Gegensatz dazu nahm die Zahl der Zellen unter anaeroben Bedingungen bis zu 72 Stunden zu und zu dieser Zeit war die Fäule bereits sichtbar. Der Hemmung des Bakterienwachstums unter aeroben Bedingungen folgte ein schnelles Wachstum, wenn die Knollen in anaerobe Bedingungen gebracht wurden (Fig. 3B).

Mit frisch geernteten Knollen (Sorte Red La Soda), die in Florida gewachsen waren, wurde der Einfluss der Sauerstoffkonzentration, der Temperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit und der Keimruhe auf die Knollenanfälligkeit untersucht. Einige Knollen wurden mit Fusarex (Tetrachlornitrobenzol) behandelt, um die Keimruhe aufrecht zuerhalten und einige mit Rindite (Äthylenchlorhydrin, Äthylendichlorid, Tetrachlorkohlenstoff, 7∶3∶1), um die Keimruhe zu brechen. Unterschiede in der Anfälligkeit wurden durch ausmessen der Fäuledurchmesser erfasst, die sich an jeder Injektionsstelle mit einer der 6 Konzentrationen entwickelten. Die Fäule war bei 16°C stärker als bei 10°C (Tabelle 1) und die Unterschiede im Ausmass der Fäule zwischen den beiden Temperaturen waren bei der stärksten Konzentration in allen Versuchen am grössten (Fig. 4). Die Fäule entwickelte sich bei 2%. Sauerstoff schneller als bei 6 und 10% (Tabelle 2). Eine Woche nach der Ernte faulten die mit Rindite behandelten Knollen in einem grösseren Ausmass als die mit Fusarex behandelten oder die unbehandelten Knollen (Tabelle 3). In den folgenden Wochen nahm die Anfälligkeit ab und 10 Wochen nach der Ernte waren die Fäulen in den mit Rindite behandelten Knollen signifikant geringer als in den mit Fusarex behandelten oder den unbehandelten Knollen. Die mit Fusarex behandelten Knollen waren 4 Wochen nach der Ernte weniger anfällig als nach 1 Woche, aber nach 7 Wochen war die Anfälligkeit wieder auf dem ursprünglichen Niveau. Bei unbehandelten Knollen nahm die Anfälligkeit in diesem und in vorangegangenen Versuchen nach 4 Wochen Lagerung signifikant ab. Verschiedene relative Luftfeuchtigkeiten hatten keinen Einfluss auf die Zahl oder das Ausmass der Fäulen. Die Injektionstechnik zeigte, dass relativ kleine Unterschiede in einem Umweltfaktor wie z.B. Sauerstoff einen signifikanten Einfluss auf die Anfälligkeit für Nassfäule haben. Dieses Verfahren ist wichtig für die Auslese auf Resistenz gegen Nassfäule in den Züchtungsprogrammen und für die Bestimmung eines möglichen Effektes anderer Faktoren und chemischer Behandlungen auf die Anfälligkeit für Nassfäule.

Résumé

Des tubercules de la variété Russet Burbank ont été inoculés par injection de 10 μl d'un mélange de 6 inoculumd'Erwinia carotovora var.atroseptica (van Hall) Dye, à des taux variant entre 1 · 10⁶ et 5 · 10⁹ cellules ml.

Le pourcentage des points d'injection évoluant par la suite en pourriture ayant été reporté sur graphique, les auteurs constatent qu'il est fonction du taux d'inoculum. Comme on peut l'observer aprés ajustement sur l'échelle de Weibull, on a une droite avec une pente unitaire (Fig. 1), cela a montré une homogénéité dans la sensibilité des tubercules et une action indépendante pour les bactéries. Une augmentation de ED₅₀ est corrélée de maniére positive avec une augmentation de la concentration en Oxygéne (Fig. 2).

In vivo, des modifications de la populationd'E. carotovora varatroseptica aprés injection dans les tubercules ont été observées en condition normale d'aération et en atmosphéres azotées. (Fig. 3 A). En conditions aérobies, le nombre de cellules a augmenté rapidement pendant 24 h, ensuite il n'a évolué que lentement et les symptômes de pourritures ne sont pas apparus. Au contraire, en conditions anaérobies, le nombre de cellules augmenté pendant 72 h. à ce moment la pourriture devient visible. L'arrêt de la croissance bactérienne en conditions aérobies a été suivi d'une augmentation rapide de la population bactérienne, quand on place ensuite ces tubercules en conditions anaérobies (Fig. 3B).

Les effets de la concentration en oxygéne, de la température, de l'humidité relative et de la dormance du tubercule, sur la sensibilité, ont été étudies avec des tubercules provenant de Floride (var. Red la Soda) et venant d'être récoltés.

Une partie des tubercules a été traitée avec Fusarex (tétrachloronitrobenzène) afin de maintenir la dormance et l'autre partie avec de la rindite (éthylène chlorohydrine, éthylène dichloré, carbone tétrachloré · 7∶3∶1) pour lever la dormance. Des différences de sensibilité ont été mises en évidence par analyse des diamètres des surfaces malades apparaissant au niveau de chaque point d'injection avec l'un des six taux d'inoculum.

L'importance des pourritures est plus élevée à 16°C qu'à 10°C (tableau 1) et les différences au niveau de la quantité de pourritures entre les 2 températures étaient plus importantes pour les taux d'inoculum les plus forts dans toutes les expérimentations (Fig. 4).

Les pourritures se sont développées plus rapidement avec 2% d'oxygène qu'avec 6 et 10% (tableau 2). Une semaine après la récolte, les tubercules ayant été traités à la rindite ont pourri dans une plus grande mesure que ceux traités au Fusarex ou que les témoins (tableau 3). La sensibilité décroit les semaines suivantes, ainsi, 10 semaines après la récolte, les mesures enregistrées ont été significativement plus faibles pour les tubercules traités à la rindite que pour ceux traités au Fusarex ou pour les témoins. Les tubercules ayant été traités au Fusarex ont été moins sensibles, quand on les a testés 4 semaines après la récolte, que ceux testés après 1 semaine, mais après 7 semaines, leur sensibilité est revenue au niveau intial.

Des tubercules non traités, à la fois dans cette expérimentation et dans d'autres études préliminaires ont une sensibilité à la maladie qui décroit de manière significative après 4 semaines de conservation.

Le taux d'évolution de la maladie n'a pas été affecté par différentes humidités relatives. La technique d'injection s'est révélée intéressante car elle a montré des différences relativement faibles: même avec le facteur environnement (oxygéne) dont le rôle est important pour les changements de sensibilité à la pourriture molle. Ce procédé pourrait être utilisé dans un programme de sélection orienté vers la recherche de gènes de résistance à l'égard des pourritures bactériennes, dans la détermination des effets possibles d'autres facteurs, et de l'influence des traitements chimiques sur la sensibilité aux pourritures humides.