Carbon metabolism in transgenic roots with altered levels of hexokinase and triosephosphate isomerase and growing under different nitrogen status

Ce projet a pour but d’évaluer la capacité de la voie des pentoses phosphates (VPP) dans les racines transgéniques de pomme de terre (Solanum tuberosum) modifiées pour exprimer différents niveaux de l'hexokinase (HK) et de la triosephosphate isomérase cytosolique (cTPI). Dans les racines, la VPP alimente la voie de l���assimilation de l���azote en equivalents réducteurs et permet donc la biosynthèse des acides aminés. Le glucose-6-phosphate produit par l���HK est consommé par la partie oxydative de la VPP catalysée par la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PDH) et la 6-phosphogluconate déshydrogénase (6PGDH). Les changements dans l'expression de HK et cTPI peuvent affecter le fonctionnement de la VPP et les mécanismes qui sont liés à l���utilisation des équivalents réducteurs produits par la VPP, comme l'assimilation de l���azote et la synthèse des acides aminés. Afin d’évaluer l���effet des manipulations génétiques de l���HK et de la cTPI sur l���assimilation de l���azote, nous avons cultivé les racines transgéniques sur des milieux contenant des concentrations élevées (7 mM) ou basses (0,7 mM) de nitrate d’ammonium comme source d’azote. Les résultats montrent que la culture sur un milieu riche en azote induit les activités G6PDH et 6PGDH. Les données montrent que la capacité de la VPP est plus grande avec des niveaux élevés en HK ou en cTPI. Nous avons aussi pu démontrer une plus grande activité spécifique de l���HK dans les conditions pauvres en azote. Ces données ont été compl��mentées par des mesures des pools d’acides aminés dans les racines transgéniques cultivées sur différents niveaux d’azote. Aucune tendance notable des pools d’acides aminés n’a été remarquée dans les racines modifiées pour leur contenu en HK suggèrant que la manipulation de HK n’affecte pas l'assimilation de l���azote. Dans les racines transgéniques modifiées pour la cTPI, les ratios Gln/Glu et Asn/Asp sont plus élevés chez les clones antisens, indiquant une assimilation de l���azote plus élevée. Ces résultats ont démontré l'activation de l'assimilation de l���azote chez les clones antisens cTPI dans les conditions élevées et basses d’azote alors que la manipulation de l���HK n’affecte pas l���assimilation de l���azote.

Organic potatoes for processing

Drei Feldversuche auf zwei Standorten (DFH: 51°4, 9°4’, BEL: 52°2’, 8°08’) wurden in den Jahren 2002 bis 2004 durchgeführt, um den Einfluss der Vorfrucht, des Vorkeimens, der N- und K-Düngung und der Sorte auf Nährstoffverfügbarkeit, Gesamt- und sortierte Knollenerträge sowie die Qualität von Kartoffeln und deren Eignung für die industrielle Verarbeitung zu Pommes frites und Chips zu untersuchen. Bestimmt wurden die N- und K-Verfügbarkeit im Boden, die N- und K-Aufnahme von Kraut und Knollen, gesamte Frisch- und Trockenmasseerträge, sortierte Frischmasseerträge für die Verarbeitung, sowie die Gehalte der Knollen an Trockensubstanz und reduzierenden Zuckern. In einer sensorischen Prüfung wurden Qualitätsparameter von Pommes frites (Aussehen/Farbe, Textur und Geschmack/Geruch) bewertet, die gewichtet in einen Qualitätsindex eingingen. Die Qualität der Chips wurde maschinell durch den L-Wert (Helligkeit) des Produktes quantifiziert. Der Gehalt des Bodens an mineralisiertem Nitrat-Stickstoff hing von der Vorfrucht und dem Jahr ab. Nach Erbsen wurden zum Auflaufen der Kartoffeln in den Versuchsjahren 2003 und 2004 (187 und 132 kg NO3-N ha-1) die höchsten NO3-N-Werte in 0-60 cm Boden gemessen verglichen mit Kleegras (169 bzw. 108 kg NO3-N ha-1 oder Getreide (112 kg bzw. 97 kg NO3-N ha-1), obgleich die Differenz nicht in allen Fällen signifikant war. Entsprechend wurden nach Erbsen die höchsten Knollen-Frischmasseerträge (414 und 308 dt ha-1) geerntet. Dasselbe galt für die Trockenmasserträge, was belegt, dass der Trockensubstanzgehalt der Knollen bei verbesserter N-Versorgung nicht im selben Maße sinkt, wie der Frischmasseertrag steigt. Das Vorkeimen der Pflanzknollen führte zu einer rascheren phänologischen Entwicklung im Jugendstadium der Pflanze, beschleunigter Trockenmassebildung des Krautes und einer früheren Einlagerung von Assimilaten vom Kraut in die Knollen. Obwohl die positive Wirkung des Vorkeimens auf den Gesamtertrag bis Ende Juli (+ 26 in 2003 bzw. 34 dt ha-1 in 2004) im Jahr ohne Krautfäuleepidemie von den nicht vorgekeimten Varianten bis zur Endernte im September kompensiert wurde, konnte in diesem Jahr durch Vorkeimen dennoch ein erhöhter Ertragsanteil (+ 12%) der besonders nachgefragten Übergrößen (>50 mm für Pommes frites) erzielt werden. Die durchschnittliche Knollenmasse reagierte positiv auf Vorkeimen (+ 5,4 g), Sortenwahl (Sorte Agria) und ein erhöhtes N-Angebot (Leguminosenvorfrucht). Generell wurde deutlich, dass die Knollengesamterträge unter den Bedingungen des Ökologischen Landbaus (geringe bis mittlere Nährstoffversorgung, verkürzte Vegetationsdauer) sehr stark vom Anbaujahr abhängen. Die Ergebnisse belegen jedoch, dass organisch-mineralische N-K-Düngung den sortierten Ertrag an Knollen für die Verarbeitung signifikant erhöht: Höchste Gesamt- und sortierte Knollenfrischmasseerträge wurden nach kombinierter N (Horngrieß) und mineralischer K- (Kaliumsulfat) Gabe erzielt (348 dt ha-1 im Durchschnitt von 2002-2004). Im Gegensatz dazu kann eine Wirkung von Stallmist auf den Ertrag im Jahr der Ausbringung nicht unbedingt erwartet werden. Steigende Erträge nach Stallmistdüngung wurden lediglich in einem von drei Versuchsjahren (+58 dt ha-1) festgestellt und ließen sich eher auf eine K- als eine N-Wirkung zurückführen. Die Ergebnisse belegen, dass die Sortenwahl eine entscheidende Rolle spielt, wenn die Kartoffeln für die industrielle Verarbeitung zu den oben genannten Produkten angebaut werden. Insgesamt kann festgestellt werden, dass Kartoffelknollen aus ökologischen Anbauverfahren ausreichend hohe Trockensubstanzgehalte aufweisen, um für die Verarbeitung zu Pommes frites (>19%) geeignet zu sein und ohne dass dadurch die Konsistenz des Endproduktes gefährdet würde. Der Trockensubstanzgehalt der Referenzsorte für Chips, „Marlen“, unterschritt das in der Literatur geforderte Minimum für Chips von 23% lediglich, wenn die kombinierte Horngrieß-Kaliumsulfatdüngung zur Anwendung kam. Die Trockensubstanzgehalte der Knollen konnten durch Vorkeimen signifikant gesteigert werden und der Effekt war besonders groß (+1.2% absolut) in dem Jahr mit frühem Auftreten der Krautfäule (Phytophthora infestans), d.h. verkürzter Vegetationszeit. Die Knollen-Trockensubstanzgehalte waren in zwei von drei Experimenten nach Lagerung höher (+0.4 und 0.5% absolut) als noch zur Ernte. Sorten der sehr frühen und frühen Reifegruppe wiesen den größten relativen Anstieg der Gehalte an reduzierenden Zuckern (Glukose und Fruktose) während der Lagerung auf. Den mittelfrühen Sorten „Agria“ und „Marena“ hingegen kann aufgrund des von ihnen erreichten höchsten Qualitätsstandards (Pommes frites) zur Ernte eine sehr gute Eignung für die Bedingungen des Ökologischen Landbaus unterstellt werden. Die durchgehend beste Chipseignung wies die mittelfrühe Referenzsorte „Marlen“ auf. Insgesamt konnte nachgewiesen werden, dass durch gezielte Sortenwahl der Trockensubstanzgehalt und die Konzentration reduzierender Zucker, sowie die Qualität der Endprodukte (Pommes frites und Chips) gezielt beeinflusst werden kann. Im Gegensatz dazu haben acker- und pflanzenbauliche Maßnahmen wie Düngung, Wahl der Vorfrucht und Vorkeimen der Pflanzknollen einen eher geringen Einfluss. Dementsprechend sollte der Landwirt versuchen, durch die Wahl der Sorte den hohen Anforderungen der Industrie an die Rohware gerecht zu werden.

Molecular genetics of cork formation

La peridermis és una estructura complexa que protegeix els òrgans vegetals madurs (secundaris) i les zones que han sofert ferides de la pèrdua d'aigua i dels patògens. Aquesta funció barrera és deguda al fel��lema o súber, un teixit format per cèl��lules suberificades. Tant el fel��lema com la suberina són crucials per la vida de les plantes terrestres, però pràcticament no es coneix res dels processos moleculars que regulen la seva formació, probablement degut a la manca de models adequats. En aquesta tesi s'han identificat i caracteritzat gens induïts al fel��lema mitjançant la combinació de dues plantes models. L'escorça d'alzina surera (Quercus suber) s'ha utilitzat per aïllar gens candidats de la formació del fel��lema i per investigar el comportament d'alguns d'aquests gens durant l'estació de creixement, mentre que la pela de la patata (Solanum tuberosum) s'ha utilitzat en estudis de genètica reversa per demostrar la funció d'alguns gens reguladors al fel��lema.

Measuring variation in potato roots in both field and glasshouse: the search for useful yield predictors and a simple screen for root traits

Aims Potatoes have an inadequate rooting system for efficient acquisition of water and minerals and use disproportionate amounts of irrigation and fertilizer. This research determines whether significant variation in rooting characteristics of potato exists, which characters correlate with final yield and whether a simple screen for rooting traits could be developed. Methods Twenty-eight genotypes of Solanum tuberosum groups Tuberosum and Phureja were grown in the field; eight replicate blocks to final harvest, while entire root systems were excavated from four blocks. Root classes were categorised and measured. The same measurements were made on these genotypes in the glasshouse, 2 weeks post emergence. Results In the field, total root length varied from 40 m to 112 m per plant. Final yield was correlated negatively with basal root specific root length and weakly but positively with total root weight. Solanum tuberosum group Phureja genotypes had more numerous roots and proportionally more basal than stolon roots compared with Solanum tuberosum, group Tuberosum genotypes. There were significant correlations between glasshouse and field measurements. Conclusions Our data demonstrate that variability in rooting traits amongst commercially available potato genotypes exists and a robust glasshouse screen has been developed. By measuring potato roots as described in this study, it is now possible to assess rooting traits of large populations of potato genotypes.

Produção de minitubérculos básicos de batata em três sistemas hidropônicos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnol��gico (CNPq)

Resistência de genótipos de batata a larvas e adultos de Diabrotica speciosa

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Períodos de interferência de uma comunidade de plantas daninhas na cultura da batata

Objetivou-se neste trabalho avaliar diferentes períodos de controle e de convivência de uma comunidade de plantas daninhas na cultura da batata 'Atlantic'. O experimento foi realizado no município de Botucatu-SP, e o delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso com quatro repetições. Os tratamentos constituíram-se de seis períodos de controle, nos quais a cultura foi mantida livre da comunidade de plantas daninhas e após cada período, as plantas daninhas foram deixadas crescer livremente; e de seis períodos de convivência, nos quais a cultura foi mantida na presença da comunidade de plantas daninhas e após cada período, as plantas daninhas foram eliminadas até a colheita. Os períodos foram de 7, 14, 21, 28, 35 e 42 dias após o plantio dos tubérculos, al��m de uma testemunha mantida sempre livre de plantas daninhas e outra mantida sempre na presença dessas plantas. Foram identificadas 9 famílias e 15 espécies de plantas daninhas, com destaque para Bidens pilosa, Galinsoga parviflora,Brachiaria plantaginea,Commelina benghalensis e Digitaria horizontalis. Os resultados de produção de tubérculos ajustaram-se ao modelo de regressão não-linear: y = 8,907+(17,722/[1+(x/16,865)-8,412]), (R² = 0,963*) - equação para os períodos de controle e y = 5,728+(24,789/[1+(x/39,292)2,247 ]), (R² = 0,947*) - equação para os períodos de convivência. Assim, considerando perda de 5% na produtividade como aceitável, foram determinados o período anterior à interferência (PAI), que foi de 20 dias; o período total de prevenção à interferência (PTPI), de 21 dias; e o período crítico de prevenção da interferência (PCPI), de apenas de um dia, dos 20 aos 21 dias após o plantio dos tubérculos.

Highly polymorphic in silico-derived microsatellite loci in the potato-infecting fungal pathogen Rhizoctonia solani anastomosis group 3 from the Colombian Andes

Fourteen polymorphic microsatellite DNA markers derived from the draft genome sequence of Rhizoctonia solani anastomosis group 3 (AG-3), strain Rhs 1AP, were designed and characterized from the potato-infecting soil fungus R. solani AG-3. All loci were polymorphic in two field populations collected from Solanum tuberosum and S. phureja in the Colombian Andes. The total number of alleles per locus ranged from two to seven, while gene diversity (expected heterozygosity) varied from 0.11 to 0.81. Considering the variable levels of genetic diversity observed, these markers should be useful for population genetic analyses of this important dikaryotic fungal pathogen on a global scale.

Produtividade, qualidade de tubérculos e incidência de doenças em batata, influenciados pela aplicação foliar de sil��cio

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de sil��cio por via foliar, na forma de ácido sil��cico estabilizado, sobre a incidência de doenças, produtividade e qualidade de batata. Foram realizados três experimentos: um com a cultivar Agata e outro com a Atlantic, em Botucatu, SP; e um com a cultivar Agata, em Itaí, SP. Utilizou-se delineamento de blocos ao acaso, com oito repetições. Os tratamentos consistiram de: testemunha (sem aplicação de Si) e aplicação de Si via foliar, na dose 2 L ha-1, de produto comercial com 0,8% de Si sol��vel como concentrado estabilizado de ácido sil��cico. A dose de Si foi parcelada em quatro aplicações durante o ciclo da cultura. A aplicação de Si reduz a severidade da requeima e a incidência de canela-preta, al��m de aumentar a produtividade e o teor de matéria seca dos tubérculos. O fornecimento de Si via foliar aumenta a produtividade de tubérculos, independentemente de seus efeitos sobre a incidência de doenças.

Brotação de mini-tubérculos de sete cultivares de batata em função de concentrações de bissulfureto de carbono

Estudou-se o efeito de concentrações de bissulfureto de carbono sobre a brotação de mini-tubérculos de batata. O ensaio foi instalado no esquema fatorial 5 x 7, onde as variáveis constaram de quatro diferentes doses de bissulfureto de carbono (10; 20; 30 e 40 mg L-1) al��m do controle e sete cultivares de batata (Bintje, Jaete Bintje, Atlantic, Cupido, Ágata, Monalisa e Mondial). Os tratamentos com bissulfureto de carbono foram aplicados durante um período de 72 horas, após o qual os mini-tubérculos de batata foram colocados em bandejas de isopor para brotação. de forma geral, todas as concentrações de bissulfureto de carbono estimularam a brotação. As cultivares Bintje e Atlantic responderam de forma positiva ao bissulfureto de carbono, onde o aumento da concentração levou ao aumento do número de brotos por tubérculo. As cultivares Ágata e Mondial responderam positivamente à concentração de 10 mg L-1, sendo que o acréscimo nas concentrações pouco interferiu no número de brotos por tubérculo. As cultivares Jaete Bintje e Monalisa só responderam às concentrações de 20 e 30 mg L-1, e na de 40 mg L-1 o bissulfureto de carbono provocou a queima de gemas.

Spray deposition and losses in potato as a function of air-assistance and sprayer boom angle

A cultura da batata possui grande expressão econômica dentro do cenário agrícola. Para isso, equipamentos e técnicas de aplicação de produtos fitossanitários vêm sendo desenvolvidos visando melhorar o rendimento econômico da cultura. Neste sentido, experimentos foram conduzidos no delineamento em blocos ao acaso na cultura da batata cv. Ágata. Objetivando avaliar o efeito da assistência de ar combinada a diferentes ângulos de aplicação sobre a deposição da pulverização, bem como as perdas da calda para o solo utilizou-se um pulverizador com e sem assistência de ar junto à barra de pulverização posicionada a +30º, 0º e -30º (sinal + a favor e - contrário ao deslocamento) em relação a vertical. O volume de calda foi 400 L ha-1 utilizando-se pontas de jato cônico vazio JA-4 na pressão de 633 kPa. Para a avaliação dos depósitos utilizou-se um traçador cúprico. Os depósitos foram removidos dos fol��olos por lavagem com água destilada, em ambas as superfícies foliares, nas posições superior e inferior das plantas de batata e quantificados por espectrofotometria de absorção atômica. As perdas da pulverização foram avaliadas em coletores pl��sticos colocados nas entrelinhas das parcelas experimentais. Os níveis dos depósitos do traçador cúprico nas diferentes posições da planta foram analisados pelo teste estatístico T² de Hotteling. Os maiores depósitos foram obtidos com a barra posicionada a 0º e +30º, em presença da assistência de ar, tanto na posição superior quanto inferior da planta. A presença do ar, al��m de propiciar maiores depósitos na parte inferior das plantas, possibilitou maior uniformidade na distribuição deles. As perdas da pulverização ficaram abaixo de 4%.

A Bayesian approach for assessing the stability of genotypes

Several statistical models can be used for assessing genotype X environment interaction (GEI) and studying genotypic stability. The objectives of this research were to show how (i) to use Bayesian methodology for computing Shukla's phenotypic stability variance and (ii) to incorporate prior information on the parameters for better estimation. Potato [Solanum tuberosum subsp. andigenum (Juz. & Bukasov) Hawkes], wheat (Triticum aestivum L.), and maize (Zea mays L.) multi environment trials (MET) were used for illustrating the application of the Bayes paradigm. The potato trial included 15 genotypes, but prior information for just three genotypes was used. The wheat trial used prior information on all 10 genotypes included in the trial, whereas for the maize trial, noninformative priors for the nine genotypes was used. Concerning the posterior distribution of the genotypic means, the maize MET with 20 sites gave less disperse posterior distributions of the genotypic means than did the posterior distribution of the genotypic means of the other METs, which included fewer environments. The Bayesian approach allows use of other statistical strategies such as the normal truncated distribution (used in this study). When analyzing grain yield, a lower bound of zero and an upper bound set by the researcher's experience can be used. The Bayesian paradigm offers plant breeders the possibility of computing the probability of a genotype being the best performer. The results of this study show that although some genotypes may have a very low probability of being the best in all sites, they have a relatively good chance of being among the five highest yielding genotypes.

Potential hydroponics systems for seed potato production in tropical conditions

In tropical conditions such as Brazil, depending on the local altitude, potatoes can be planted and harvested in every month of the year successively, which favors pest and disease incidence, especially aphids transmission viruses. Therefore, obtaining good yield depends on constant pest and disease control and quality potato seed acquisition. One of the main strategies to increase a healthier seed potato multiplication rate and production is the use of hydroponic systems, with or without substrates, in channels, pots or boxes. In 2005 and 2008, researches investigated several hydroponic systems with and without the use of substrates. In the hydroponic systems without substrate, the aeroponic system resulted in the highest multiplication rate, with 47 tubers plant-1 compared to NFT and DFT, 35 and 37 tubers plant-1, respectively. With the use of substrates, the pot system obtained better results, reaching 12 tubers plant-1, followed by the capillary system and boxes, with 8 and 7 tubers plant-1, respectively. Potato seed production was influenced by hydroponics systems. Among hydroponic systems with substrate, the pots were shown as the best option. However, higher yields were obtained in the hydroponics systems without substrate, with the aeroponic system that provided the best results.

The population genetic structure of Rhizoctonia solani AG-3PT from potato in the Colombian Andes

The soilborne fungus Rhizoctonia solani anastomosis group 3 (AG-3PT) is a globally important potato pathogen. However, little is known about the population genetic processes affecting field populations of R. solani AG-3PT, especially in the South American Colombian Andes, which is near the center of diversity of the two most common groups of cultivated potato, Solanum tuberosum and S. phureja. We analyzed the genetic structure of 15 populations of R. solani AG-3PT infecting potato in Colombia using 11 simple-sequence repeat (SSR) markers. In total, 288 different multilocus genotypes were identified among 349 fungal isolates. Clonal fractions within field populations were 7 to 33%. R ST statistics indicated a very low level of population differentiation overall, consistent with high contemporary gene flow, though moderate differentiation was found for the most distant southern populations. Genotype flow was also detected, with the most common genotype found widely distributed among field populations. All populations showed evidence of a mixed reproductive mode, including both asexual and sexual reproduction, but two populations displayed evidence of inbreeding. © 2013 The American Phytopathological Society.

Assistência de ar e angulação da barra pulverizadora na deposição e perdas da pulverização na cultura da batata

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)