Propagation of potato by shoot-tip culture. 1. Shoot multiplication

Summary

Extensive proliferation via axiallary meristems can be induced in potato shoot-tips (15–20mm) cultured in liquid media. Proliferation is greatest when a 4-week period of shake culture for 1 1/2 h per day is followed by stationary culture. The rate of proliferation is influenced by light, temperature and phytohormones. Gibberellic acid and kinetin are essential, but the optimal concentrations are different for initial inocula and for subcultures. Under optimal conditions shoot multiplication rates in excess of 10–25 fold per 8 weeks are obtained, but there are genotypic differences in the response.

Zusammenfassung

Es wird eine Methode zur raschen Vermehrung von abgetrennten Triebspitzen auf einem keimfreien, flüssigen Nährboden beschrieben. Triebspitzen wurden von Knollen entnommen, die vorher gründlich gewaschen wurden. Die Oberfläche wurde keimfrei gemacht, die Knollen in 2–4 Stücke geschnitten, für 1 Stunde in 100 mg/l Gibberellinsäure getaucht und dann auf Saugpapier gelegt, das von Zeit zu Zeit mit 1,0 mM CaCl₂ befeuchtet wurde. Die Triebspitzen wurden herausgeschnitten, wenn sie 15–25 mm lang waren, sterilisiert und der unterste Teil von 2–5 mm weggeschnitten.

Als Nährboden wurde derjenige nach Murashige und Skoog (1962) (MS) verwendet, ohne Kaseinhydrolysat. Nährboden und Zvtokinine wurden im Autoklav sterilisiert. Gibberellinsäurelösungen wurden filtersterilisiert. Feste bzw. flüssige Nährböden waren nicht zufriedenstellend, auch nicht bei fortwährendem Schütteln. Wenn die Triebspitzen dagegen in 100 ml-Kolben mit 20 ml Nährboden während 1,5 Stunden pro Tag und 50 U mdrehungen pro Minute während 4 Wochen geschüttelt und dann stationär gehalten wurden, zeigten sie gutes Wachstum, besonders bei Vorhandensein von 0,5 mg/l Kinetin plus 0,1 mg/l Gibberellinsäure (Abb. 1). Dagegen zeigten Triebspitzen von 10–15 mm, die von solchen aus Vermehrung auf Nährboden (Subkultur-Triebspitzen) stammten, besseres Waschstum beim Vorkommen von 5 mg/l Kinetin plus 0,01 mg/l Gibberellinsäure. Kinetin übertraf 6-γ, γ (Dimethylallylamin) Purin oder 6-Benzylaminpurin (Tabelle 1).

Licht hatte deutliche Einflüsse auf das Wachstum. Subkultur-Triebspitzen wuchsen am besten mit ‘Grund’-Belichtung (Lichtintensität: 28 μE m⁻²s⁻¹) (Abb. 2; Tabelle 2) während der 4 Wochen dauernden Schüttelphase der Inkubation. Während der folgenden stationären Phase war eine hohe Lichtintensität am günstigsten: 120 μE m⁻²s⁻¹ für eine einmalige Subkultur (Abb. 3), aber 47 μE m⁻²s⁻¹ für wiederholte Subkulturen (Abb. 4). Die optimale Temperatur während der stationären Phase variierte je nach Sorte. Für Kennebec und Pontiac betrug sie 21/16°C (je 12 Stunden), für Exton war sie 24/19°C (Tabelle 3).

Bei der Ernte der Triebspitzen wurden die Kolbeninhalte in eine sterile Petrischale gelegt und die Spitzen ausgeschnitten. Innerhalb 1–2 Wochen entwickelte sich ein zweiter Bestand von Triebspitzen auf den Rückständen in der Petrischale. Diese konnte geerntet werden, und ein dritter und oft auch ein vierter Nachwuchs konnte aus dem gleichen Material erzielt werden.

Diese Methode dürfte als rasche Vermehrungstechnik eine eingehende Auswertung verdienen.

Résumé

Une méthode est décrite pour obtenir la multiplication rapide d’extrémités de pousses en milieu liquide asceptique. Ces dernières ont été obtenues à partir de tubercules lavés et stérilisés en surface puis coupés en 2 à 4 morceaux. Les fragments ainsi obtenus ont éte trempés pendant une heure dans une solution d’acide gibberellique à 100 mg/l et disposés sur un papier absorbant humidifié occasionnellement avec une solution de CaCl₂ à 1 mM. Les extrémités des pousses ont été excisées quand celles-ci ont atteint 15 à 25 mm de long et stérilisées; 2 à 5 mm de la partie basale des pousses ont été éliminés.

Le milieu utilisé pour la culture des extrémités de pousses est celui de Murashige et Skoog (1962) sans hydrolysat de caséine (MS). Le milieu de culture et les cytokinines ont été stérilisés à l’autoclave; les solutions d’acide gibberellique ont été filtrées et stérilisées.

Les milieux liquides non agités ou solidifiés par de l’agar n’ont pas donné satisfaction, de même que les milieux liquides agités en continu. Lorsque les extrémités de pousses ont été agitées dans des flacons de 100 ml contenant 20 ml de milieu pendant 1 heure et demie par jour, à la cadence de 50 mouvements par minute et durant 4 semaines, une bonne prolifération des pousses a été observée, notamment en présence de 0,5 mg/l de kinétine et de 0,1 mg/l d’acide gibbérellique (figure 1). Toutefois, des extrémités de pousses de 10 à 15 mm provenant de pousses multipliées en culture (‘sous culture’) ont montré une meilleure prolifération en présence de 5 mg/l de kinétine et de 0,01 mg/l d’acide gibbérellique.

La kinétine a été supérieure à la 6γ, γ (dimethylamino) purine ou à la 6 benzylaminopurine (tableau 1).

La lumière a eu un effet marqué sur la prolifération des pousses. Le développement des ‘sous-cultures’ s’est avéré meilleur avec un éclairement faible (intensité de 28 μE m⁻²s⁻¹ (figure 2, tableau 2), durant les 4 semaines en culture agitée de la phase d’incubation. Pendant la phase de culture sans agitation une forte intensité lumineuse a été plus favorable, 120 μE m⁻²s⁻¹ pour une simple ‘sous-culture’ (figure 3) mais 47 μE m⁻²s⁻¹ pour des ‘sous-cultures’ répétées (figure 4).

La température optimum durant la phase sans agitation variait avec les variétés, pour Kennebec et Pontiac elle était de 21/16°C (12 heures chacune), pour Exton elle était de 24/19°C (tableau 4).

Pour le prélèvement des extrémités de pousses, les fragments de tubercules ont été placés dans des boites de Pétri stériles. Après l à 2 semaines, un second développement s’est effectué sur les morceaux non utilisés maintenus dans une boite de Pétri; des extrémités de pousses ont pu être à nouveau récoltées. Un troisième et souvent un quatrième prélèvement ont pu être réalisés sur ce même matériel.

Les résultats obtenus méritaient une description détaillée de cette technique rapide de multiplication.