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Effects of reducing leaf area and tuber number on the growth rates of tubers on individual potato plants
Authors:CH Engels  H Marschner
Institution:1. Institut für Pflanzenern?hrung, Universit?t Hohenheim, Postfach 70 05 62, 7000, Stuttgart 70, Federal Republic of Germany
Abstract:Summary Potato plants (Solanum tuberosum L. cv. Ostara) were grown in nutrient solution culture in a controlled environment. Growth rates of individual tubers were determined daily by measuring the increase in their volume. Decreasing the source:sink ratio of individual plants by removing half of the leaf area, decreased tuber growth rate per plant by 50%. Increasing the source: sink ratio of individual plants by cooling to 8°C, or by removing individual tubers of known growth rate, increased the growth rate of non-cooled, remaining tubers within 2–4 days. The potential of the tubers to increase their growth rates was not related to the date of tuber removal after tuber initiation. It is concluded that during the phase of linear tuber bulking, tuber growth is neither limited by pathway nor sink, but by the source capacity of the plant.
Zusammenfassung Kartoffelpflanzen (Solanum tuberosum L. cv. Ostara) wuchsen in N?hrl?sung unter kontrollierten Umweltbedingungen (14 h Tagesl?nge, 22°C/18°C Tag/Nachttemperatur, 60–80% relative Luftfeuchtigkeit, Licht-intensit?t in Pflanzenh?he ≈380 μE m−2 s−1). Die Wachstumsraten der einzelnen Knollen wurden t?glich aus ihrer Volumenzunahme bestimmt. Die Auswirkungen von Source- und Sink-Manipulationen auf die Wachstumsraten der Knollen wurden w?hrend der Phase linearen Knollenwachstums untersucht. Eine Reduzierung der Source-St?rke einzelner Pflanzen durch Entfernen jedes 2. Fiederblattes oder eines von 2 gleichwertigen hauptstengeln pro Pflanze bewirkte eine sofortige Abnahme des Knollenwachstums pro Pflanze um 50% (Abb. 4). In den meisten F?llen nahm auch die Wachtstumsrate der einzelnen Knollen an den Pflanzen um etwa 50% ab (Abb. 5). Durch Kühlung einzelner Knollen auf +8°C wurden deren Wachstumsraten im Durchschnitt von 4,5 auf 1,6 cm3 d−1 gesenkt, w?hrend gleichzeitig die Wachstumsraten der ungekühlten Knollen von 2,8 auf 5,2 cm3 d−1 anstiegen (Tab. 1). Das Entfernen einzelner Knollen, die bis dahin durch-schnittlich zu 60% am Gesamtknollenwachstum pro Pflanze beteiligt waren, führte innerhalb von 2–4 Tagen zu einem mehr als doppelt so schnellen Wachstum der an den Pflanzen verbliebenen Knollen, so dass das Gesamtknollenwachstum pro Pflanze nicht signifikant ver?ndert wurde (Abb. 1). Hierbei wurden die Wachstumsraten aller an der Pflanze verbliebenen Knollen erh?ht, wobei Wachstumsraten von mehr als 8 cm3 pro Einzelknolle und Tag erreicht wurden (Abb. 3). Die F?higkeit der Knollen, ihre Wachstumsrate dem jeweiligen Assimilatangebot anzupassen, war nicht davon abh?ngig, zu welchem Zeitpunkt nach der Knolleninduktion (10–30 d) einzelne Knollen entfernt wurden (Abb. 2). Aus den Untersuchungen wird gefolgert, dass in der phase des linearen Knollenwachstums eine Limitierung des Knollenwachstums weder durch den transportweg noch durch die Speicherf?higkeit der Knollen bewirkt wird, sondern durch die F?higkeit des oberirdischen Sprosses, Assimilate zur Verfügung zu stellen.

Résumé Des plantes de pommes de terre (Solanum tuberosum L. cv. Ostara) sont cultivées dans une solution nutritive sous atmosphère contr?lée (longueur de jours 14 h; températures jour/nuit 22°C/18°C; humidité relative de l'air 60 à 80%; intensité du rayonnement photosynthétique à hauteur de la plante ≃380 μF m−2 s−1). Le grossissement des tubercules est déterminé chaque jour en mesurant l'augmentation de leur volume. Les effets de la source d'assimilation et du puits d'absorption sont analysés pendant la phase linéaire de grossissement des tubercules. Une diminution du rapport source: puits d'absorption est obtenue en supprimant la moitié de la surface foliaire de chaque plante. Le grossissement des tubercules diminue en conséquence de 50% (figure 4). Mis à part quelques exceptions, les taux de croissance des tubercules individuels baissent également de 50% (figure 5). Le refroidissement de certains tubercules d'une même plante à 8°C entra?ne une diminution moyenne de leur grossissement de 4,5 à 1,6 cm3/jour. Dans le même temps, les autres tubercules voient leur croissance augmenter de 2,8 à 5,2 cm3/jour (tableau 1). La suppression de certains tubercules qui avaient contribué pour 60% au grossissement total obtenu par plante, entr?ne une augmentation de croissance de plus de 100% des tubercules restants, ceci en moins de 2 à 4 jours. De ce fait, la croissance totale, par plante n'est pas significativement inférieure (figure 1). Après suppression de certains tubercules, on constate que pour tous les tubercules restants leur grossissement augmente et le taux maximum de croissance atteint 8 cm3/jour (figure 3). Les tubercules ajustent leur grossissement en fonction de l'apport effectif de photosynthèse sans liaison avec la date de suppression de certains tubercules après leur initiation (figure 2). En conclusion, pendant la phase linéaire de grossisement, la croissance des tubercules n'est pas limitée par le puits d'absorption, mais par la capacité de la source d'assimilation de la plante.
Keywords:Tuber cooling  sink competition  source limitation  phloem transport capacity
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