Techniques for detecting and measuring developmental and maturational changes in tuber native periderm

Abstract

We developed a technique to quantitate native periderm permeability during tuber growth and maturation by porometrically determining vapor conductances. We also describe a simple, inexpensive means of determining the corresponding weight per unit area of suberized phellem cells (skin) in native periderm during tuber growth and maturation as a means of assessing the developmental status of native periderm. The porometric technique is very sensitive and rapid. Porometrically derived vapor conductances of mature native periderms were measured without difficulty, and native periderms were found to release ~0.005 moles of water vapor/meter² native periderm surface/sec. into a dry test atmosphere. Immature native periderm released up to 28 times more water vapor than mature periderm even though the phellem cells were histochemically determined to possess both major components of suberin. We demonstrated use of the porometric technique by determining maturational changes in periderm permeability of growing/immature tubers and mature tubers at harvest. The technique revealed that the native periderm of Russet Burbank tubers was more permeable and had the potential to lose more water vapor, until becoming permeably mature, than Norchip or Norland tubers harvested on the same dates. The dry weight of the skin (phellem tissue) of native periderm (mg/ cm²) for all three cultivars increased during tuber growth, but plateaued to a relatively constant level, or slightly declined, while plants were still alive during the latter period of tuber growth. During this period, periderm vameable conductances were undergoing substantial declines. Comparison of skin dry weights of immature tubers indicated that stem end regions of tubers were developmentally ahead of equatorial and bud end regions; this difference decreased as the tubers matured at harvest time and was less apparent with some cultivars.

Compendio

Se ha desarrollado una técnica para cuantificar la permeabilidad del peridermo durante el crecimiento y la maduración del tubérculo por la determinación porométrica de las conductancias del vapor. Se describe también un medio simple y de bajo costo para determinar el peso correspondiente por unidad de área de células suberificadas del felógeno (piel) del peridermo original durante el crecimiento y la maduración como un medio para determinar el estado de desarrollo del peridermo original. La técnica porométrica es muy sensible y rápida. Las conductancias del vapor, obtenidas porométricamente, de los peridermos originales maduros se midieron sin dificultades y se encontró que el peridermo original liberaba ~0.005 moles de vapor de agua/m² de superficie de peridermo original/ segundo en una atmósfera seca de prueba. El peridermo original inmaduro libera hasta 28 veces más vapor de agua que el peridermo maduro aunque sin embargo, se determinó histoquímicamente que las células del felógeno poseían los dos componentes principales de la suberina. Se demuestra la utilidad de la técnica porométrica determinando los cambios por la maduración en la permeabilidad del peridermo de tubérculos en crecimiento/inmaduros y en tubérculos maduros al momento de la cosecha. La técnica reveló que el peridermo original de los tubérculos de Russet Burbank era más permeable y tenía el potencial para perder más vapor de agua, hasta volverse maduro permeablemente, que los tubérculos de Norchip o Norland cosechados en las mismas fechas. El peso seco de la piel (felógeno) del peridermo original (mg/cm²) para los tres cultivares se incrementó durante el crecimiento del tubérculo, pero se mantuvo a un nivel relativamente constante o declinó ligeramente, mientras las plantas estaban aún vivas durante el último periodo de crecimiento del tubérculo. Durente este periodo, las conductancias del vapor del peridermo empezaron a declinar substancialmente. La comparación de los pesos secos de la piel de los tubérculos inmaduros indicó que el desarrollo de la zona de los extremos basales de los tubérculos estaba más adelantado que el de las zonas ecuatorial y apical; esta diferencia disminuyó conforme los tubérculos maduraron al momento de la cosecha y fue menos aparente con algunos cultivares.