MACRONUTRIENTS UPTAKE BY POTATO (Solanum tuberosum L.) IN SEED-TUBER PRODUCTION

In greenhouse potato cultivation, mineral nutrition is one of the main factors contributing to high yields and better product quality. Knowledge about the amount of nutrients accumulated in the plants at each growing phase provides important information that helps the establishment of a more balanced fertilizer application. The objective of this research was to determine the time course of macronutrients uptake and accumulation in potato plants for seed-tuber production, grown in nutrient solution. The experiment was carried out in a greenhouse, using in vitro material from the pre-basic category of the `Atlantic` variety. The plants were collected weekly from 14 days after transplanting (DAT) until 70 DAT The experimental design was a completely randomized block with 9 treatments to sampling times and four replicates. The highest nutrient requirement in the plant shoot occurred at the periods between 28 and 56 DAT while in the tubers it was after 49 DAT The maximum accumulation sequence of macronutrients was K > N > S > Ca > P > Mg.

Effect of bacterial inoculation, plant genotype and developmental stage on root-associated and endophytic bacterial communities in potato (Solanum tuberosum)

Beneficial bacteria interact with plants by colonizing the rhizosphere and roots followed by further spread through the inner tissues, resulting in endophytic colonization. The major factors contributing to these interactions are not always well understood for most bacterial and plant species. It is believed that specific bacterial functions are required for plant colonization, but also from the plant side specific features are needed, such as plant genotype (cultivar) and developmental stage. Via multivariate analysis we present a quantification of the roles of these components on the composition of root-associated and endophytic bacterial communities in potato plants, by weighing the effects of bacterial inoculation, plant genotype and developmental stage. Spontaneous rifampicin resistant mutants of two bacterial endophytes, Paenibacillus sp. strain E119 and Methylobacterium mesophilicum strain SR1.6/6, were introduced into potato plants of three different cultivars (Eersteling, Robijn and Karnico). Densities of both strains in, or attached to potato plants were measured by selective plating, while the effects of bacterial inoculation, plant genotype and developmental stage on the composition of bacterial, Alphaproteobacterial and Paenibacillus species were determined by PCR-denaturing gradient gel-electrophoresis (DGGE). Multivariate analyses revealed that the composition of bacterial communities was mainly driven by cultivar type and plant developmental stage, while Alphaproteobacterial and Paenibacillus communities were mainly influenced by bacterial inoculation. These results are important for better understanding the effects of bacterial inoculations to plants and their possible effects on the indigenous bacterial communities in relation with other plant factors such as genotype and growth stage.

Cultivation of hitherto-uncultured bacteria belonging to the Verrucomicrobia subdivision 1 from the potato (Solanum tuberosum L.) rhizosphere

The role of dominant bacterial groups in the plant rhizosphere, e.g., those belonging to the phyla Acidobacteria and Verrucomicrobia, has, so far, not been elucidated, and this is mainly due to the lack of culturable representatives. This study aimed to isolate hitherto-uncultured bacteria from the potato rhizosphere by a combination of cultivation approaches. An agar medium low in carbon availability (oligotrophic agar medium) and either amended with potato root exudates or catalase or left unamended was used with the aim to improve the culturability of bacteria from the potato rhizosphere. The colony forming unit numbers based on colonies and microcolonies were compared with microscopically determined fluorescence-stained cell numbers. Taxonomical diversity of the colonies was compared with that of library clones made from rhizosphere DNA, on the basis of 16S rRNA gene comparisons. The oligotrophic media amended or not with catalase or rhizosphere extract recovered up to 33.6% of the total bacterial numbers, at least seven times more than the recovery observed on R2A. Four hitherto-uncultured Verrucomicrobia subdivision 1 representatives were recovered on agar, but representatives of this group were not found in the clone library. The use of oligotrophic medium and its modifications enabled the growth of colony numbers, exceeding those on classical agar media. Also, it led to the isolation of hitherto-uncultured bacteria from the potato rhizosphere. Further improvement in cultivation will certainly result in the recovery of other as-yet-unexplored bacteria from the rhizosphere, making these groups accessible for further investigation, e.g., with respect to their possible interactions with plants.

Endophytic Colonization of Potato (Solanum tuberosum L.) by a Novel Competent Bacterial Endophyte, Pseudomonas putida Strain P9, and Its Effect on Associated Bacterial Communities

Pseudomonas putida strain P9 is a novel competent endophyte from potato. P9 causes cultivar-dependent suppression of Phytophthora infestans. Colonization of the rhizoplane and endosphere of potato plants by P9 and its rifampin-resistant derivative P9R was studied. The purposes of this work were to follow the fate of P9 inside growing potato plants and to establish its effect on associated microbial communities. The effects of P9 and P9R inoculation were studied in two separate experiments. The roots of transplants of three different cultivars of potato were dipped in suspensions of P9 or P9R cells, and the plants were planted in soil. The fate of both strains was followed by examining colony growth and by performing PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE). Colonies of both strains were recovered from rhizoplane and endosphere samples of all three cultivars at two growth stages. A conspicuous band, representing P9 and P9R, was found in all Pseudomonas PCR-DGGE fingerprints for treated plants. The numbers of P9R CFU and the P9R-specific band intensities for the different replicate samples were positively correlated, as determined by linear regression analysis. The effects of plant growth stage, genotype, and the presence of P9R on associated microbial communities were examined by multivariate and unweighted-pair group method with arithmetic mean cluster analyses of PCR-DGGE fingerprints. The presence of strain P9R had an effect on bacterial groups identified as Pseudomonas azotoformans, Pseudomonas veronii, and Pseudomonas syringae. In conclusion, strain P9 is an avid colonizer of potato plants, competing with microbial populations indigenous to the potato phytosphere. Bacterization with a biocontrol agent has an important and previously unexplored effect on plant-associated communities.

Charakterisierung und funktionelle Analyse eines ABC-Promotors aus Solanum tuberosum

Pflanzen können Pathogene anhand von PAMPs erkennen und komplexe Abwehrmechanismen aktivieren, die zur Ausprägung der PTI führen. In der vorliegenden Arbeit wurden PAMP-induzierte Abwehrreaktionen zwischen Solanum tuberosum und Phytophthora infestans untersucht. Der Oomycet P. infestans ist der Erreger der Kraut- und Knolenfäule, der wichtigsten und wirtschaftlich bedeutendsten Krankheit der Kartoffel. Die Behandlung der anfälligen Sorte Désirée mit dem Phytophthora-spezifischen PAMP Pep-13 führt zu einer starken lokalen Abwehrantwort, die zu einer systemischen Resistenz führt. In Microarray-Analysen wurden mehr als 700 Gene identifiziert, die durch Pep-13 aktiviert werden. Der Promotor eines dieser Gene, das für einen ABCG-Halb-Transporter kodiert, sollte im Rahmen der Arbeit charakterisiert und auf seine Aktivität untersucht werden. Zunächst wurde eine ~2 kb große Promotor-Region des ABC-Transporters aus S. tuberosum (StpABC) kloniert und mehrere Klone sequenziert. Dabei konnte eine Sequenzhomologie von 94% zum nicht annotierten Kartoffelgenom von Solanum phurejia festgestellt werden. Zur weiteren Charakterisierung der StpABC-Region wurde eine in silico Sequenzanalyse durchgeführt. Dabei wurden zahlreiche mögliche cis-regulatorische Elemente einer Kernpromotor-Sequenz, sowie TFBS zur Regulation von Stress-, Licht- und Pathogen-induzierten Genen lokalisiert. Eine Eingrenzung der aktiven Promotor-Region (< 2012 Bp) konnte damit nicht erzielt werden. Die Erstellung von sGFP- und GUS- Reportergen-Konstrukten mit der StpABC-Region und die Generierung transgener Pflanzen ermöglichte eine funktionelle Analyse. (...)

Variação do potencial da água da folha com o desenvolvimento da planta de batatinha (Solanum tuberosum L. cv. 'Bintje')

A manutenção de um balanço hídrico favorável à planta é uma condição reconhecidamente necessária para assegurar a seqüência das reações metabólicas que se desenvolvem nas células vegetais. Os deficits de água¹ nas plantas poderiam ser quantitativamente avaliados a partir de determinações do teor ou do estado de energia da água dos tecidos. Neste trabalho, o potencial osmótico das hastes e folhas, o potencial da água da folha e as relações entre este e o teor relativo de água da folha foram determinados em plantas de batata (Solanum tuberosum L.) adequadamente supridas com água do solo, em condições de campo. Os resultados revelaram que os potenciais determinados variaram durante o ciclo fenológico. Assim, o potencial da água da folha foi sendo reduzido com o desenvolvimento das plantas. Após o completo desenvolvimento vegetativo, não foi possível identificar qualquer tendência definida, crescente ou decrescente. Esta variação modificou as relações entre o potencial e o teor relativo de água da folha, de tal maneira, que o potencial associado a um determinado teor relativo de água, foi sendo reduzido a medida que as plantas se desenvolveram. A par destes resultados, pode-se concluir que o potencial da água da folha não parece ser um indicador seguro da existência de déficits fisiológicos de água na planta. O conhecimento do teor relativo de água, associado ao potencial, poderia contribuir decisivamente para fornecer uma avaliação mais precisa da condição da água nos tecidos vegetais.

A influência da irrigação e adubação no rendimento, tamanho e número de tubérculos de batata (Solanum tuberosum L.)

Neste trabalho foi realizado um estudo para avaliar os efeitos da irrigação e fertilizantes no rendimento, número e tamanho dos tubérculos de batata. A irrigação foi baseada na umidade média do solo quando atingia as tensões de 0,3; 0,6; 1,0; 3,0 e 10,0 bares. As doses de fertilizantes aplicadas foram de 40 kg/ha de N, 80 kg/ha de P2O5 e 40 kg/ha de K(2)0, sendo a dose 1, 40-80-40 kg/ha de N, P(2)0(5) e K(2)0, respectivamente. Os melhores rendimentos foram alcançados a tensões de umidade do solo menor do que 1,0 bar e as doses 3, 4 e 5 de fertilizantes. Não houve diferença significativa no número de tubérculos entre os tratamentos. Foi observado com aumento na porcentagem de tubérculos maiores nos tratamentos com tensão de umidade de 0,3; 0,6 e 1,0 bar e doses 4 e 5 de fertilizantes. Por outro lado, foi obtida uma alta porcentagem de pequenos tubérculos a altas tensões de umidade (acima de 1,0 bar) e doses 1 e 2 de fertilizantes.

Nutrição mineral de hortaliças. XXI. Absorção de nutrientes por cultivares nacionais de batatinha (Solanum Tuberosum L.)

O trabalho teve como objetivo verificar as diferenças na acumulação da matéria seca, absorção e distribuição de nutrientes, entre os cultivares nacionais de batatinha: ARACY, ITAIQUARA, ABAETÊ, TEBERÊ, IAC - 5555 e IAC - 5603. O experimento foi conduzido em condições de campo, de outubro de 1974 a janeiro de 1975, na Estação Experimental de Capão Bonito, do Instituto Agronômico do Estado de São Paulo, em solo do grande grupo Latossol Vermelho Escuro fase orto. Utilizou-se uma adubação N - P2O5 - K6O de 70-300-105 kg/ha no plantio e 70 Kg/ha de nitrogênio em cobertura 45 dias após. As plantas foram amostradas durante o desenvolvimento da cultura em intervalos de 20 dias a partir da germinação até a seca das folhas e hastes. Analisou-se, na matéria seca, os teores de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre, cobre e ferro. As curvas da marcha de absorção dos nutrientes e produção de matéria seca foram obtidas a partir de dados calculados por equações de regressão ajustadas. Considerou-se como quantidades extraídas. O delineamento estatístico foi o de blocos ao acaso. Detectou-se diferenças significativas na produção de matéria seca, absorção de nutrientes e na exportação de nutrientes. O cultivar IAC - 5603 foi o mais precoce na produção de tuberculos, tendo sido os cultivares mais tardios ABAETÊ e TEBERÊ.

Avaliação da infestação de insetos-praga associados à batata (Solanum tuberosum L.) sob efeito de nutrientes nitrogenados e potássicos e teores acumulados de aminoácidos livres nas cultivares Achat e Monalisa

Evaluation of insect-pest infestation associated to potato (Solanum tuberosum L.) under effect of nitrogen and potassium fertilizers and the accumulated amount of free aminoacids in Achat and Monalisa cultivars. The objective of this work was to evaluate the occurence of insect-pests on potato plants influenced by dosages of nitrogen and potassium accumulated in plant organs. A total of 169 plants of the Achat and Monalisa cultivars were evaluated to determine the presence-absence of Diabrotica speciosa Germar, 1824 and Agrotis ipsilon Hüfnagel, 1767. The experiment was carried out and executed at the Universidade Federal Fluminense, and the delineation was complete randomized block design, with four replication and nine treatments, using three fertilization level (0; 75 and 150 Kg/ha) with N-urea + KCl. The aminoacid levels were adjusted by the Leucine standard-curve (µg/l), using the Ninhydrin method, at 570 nm. The results showed that the tubercles of Monalisa accumulated high free aminoacid levels with 7,95% in the treatment N1K2 and 7,75% in the N2K1.These treatments, induced the infestation by D. speciosa larvae in 27,03%, when the aminoacid level was 2,01 ± 0,58% (X ± EP), with probability of 0,0196

Impacto dos nutrientes N e K e de açúcares solúveis sobre populações de Diabrotica speciosa (Germar) (Coleoptera, Chrysomelidae) e Agrotis ipsilon (Hüfnagel) (Lepidoptera, Noctuidae) na cultura da batata, Solanum tuberosum L. (Solanaceae)

Foi estudada a ocorrência de Diabrotica speciosa (Germar, 1824) (Coleoptera, Chrysomelidae) e de Agrotis ipsilon (Hüfnagel, 1767) (Lepidoptera, Noctuidae) em plantas de batata, cultivares Achat e Monalisa, influenciadas por dosagens de nitrogênio e potássio, e teor mínimo de açúcares solúveis. Os seguintes parâmetros foram avaliados: concentração de nutrientes minerais e açúcar em folha verde, folha senescente, folha em abcisão, haste, tubérculo e planta total usando extratos de infusão em etanol 80%. A maior infestação por larvas de D. speciosa foi na cultivar Monalisa a 150 kg.ha-1 de N + K com 27,03% a P<0,05. Foi observado que o efeito da dosagem de N + K no incremento da concentração de açúcares solúveis aumentou os danos provocados por A. ipsilon nos tubérculos e hastes. A infestação por essas espécies aumentou para 58,82% na cultivar Monalisa, quando a dosagem de nitrogênio foi elevada de 0 para 150 kg.ha-1, na ausência de potássio. Por outro lado, alta dosagem de potássio reduziu os danos causados por A. ipsilon na cultivar Monalisa. Entretanto, não influiu no armazenamento de açúcar solúvel. Os resultados indicaram que na cultivar Achat os teores de açúcares solúveis foram reduzidos, provavelmente sensibilizados pela elevação da dosagem de adubação potássica, diferindo da cultivar Monalisa cuja influência verificada foi pela dosagem do nitrogênio.

Podridão-mole em pós-colheita de batata (Solanum tuberosum) incitada por Pseudomonas viridiflava

Isolou-se uma bactéria incitadora de podridão-mole em batata e procurou-se identificá-la em nível de espécie. Testes biológicos, bioquímicos e tintoriais permitiram posicionar o microrganismo em questão com pertencente à espécie Pseudomonas viridiflava. Procurou-se também investigar a suscetibilidade de diferentes órgãos de reserva de distintas espécies botânicas à espécie bacteriana. Este trabalho mostra e confirma que outras espécies que não as de Pectobacterium spp. são capazes de incitar podridões-moles em órgãos de reserva.

Determinação de glicoalcalóides em batatas in natura (Solanum Tuberosum L.) comercializadas na cidade de Campinas, Estado de São Paulo

A batata é uma das principais hortaliças cultivadas no Brasil, constituindo-se em um dos mais importantes alimentos na dieta humana, em decorrência de sua disponibilidade e características nutricionais. Entretanto, membros da família Solanaceae produzem, durante crescimento e após colheita, compostos potencialmente tóxicos denominados glicoalcalóides, dos quais alfa-solanina e alfa-chaconina predominam. A concentração máxima desses compostos em batata in natura considerada segura para consumo humano é estimada em 200mg·kg-1, expressa como glicoalcalóides totais (GAT). No presente estudo, foram extraídos e quantificados os GAT em amostras de tubérculos de batata in natura comercializados na cidade de Campinas, SP. A técnica utilizada foi a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com coluna C18 e detetor de arranjo de diodos. O valor médio de recuperação foi 102,6% para alfa-solanina e 100,2% para alfa-chaconina. Os limites de quantificação foram 2,5µg·mL-1 para alfa-solanina e 1,4µg·mL-1 para alfa-chaconina. As concentrações de GAT em amostras individuais de tubérculos inteiros das diferentes variedades e tipos estudados (Bintje, Monaliza, Asterix e Bolinha) variaram de 22,4 a 246,9mg·kg-1. Das amostras analisadas, 82% apresentaram níveis de GAT inferiores a 100mg·kg-1, o que indica que as variedades de batatas estudadas podem ser consideradas seguras para consumo humano.

Efeito da substituição parcial da farinha de trigo por farinha de casca de batata (Solanum Tuberosum Lineu)

O aproveitamento dos subprodutos da agroindústria de alimentos diminui os custos da produção, aumenta o aproveitamento total do alimento e reduz o impacto que esses subprodutos podem causar ao serem descartados no ambiente. Dessa forma, alguns subprodutos da batata são aproveitados e transformados em ingredientes alimentícios, como é o caso da casca. Neste estudo utilizou-se a casca de batata para produção de farinha visando a sua utilização em produtos de panificação, sendo utilizadas as seguintes porcentagens na composição da farinha mista: 0-50-50%; 3-47-50%; 6-44-50%; 9-41-50% e 12-38-50% de farinha de casca de batata, farinha de trigo branca e farinha de trigo integral, respectivamente. Foram realizadas análises físico-químicas na farinha de casca de batata, análises físicas na farinha de casca, nas farinhas de trigo branca e integral e análises reológicas nas farinhas mistas. A farinha de casca de batata apresentou bons teores de fibras e minerais, e dentro deste último, destacam-se os teores de fósforo, cálcio e magnésio. Quanto à granulometria e à diferença de cor, as farinhas de casca de batata e a farinha de trigo integral apresentaram valores mais próximos uma da outra. À medida que se aumentou a substituição da farinha de trigo branca pela farinha de casca de batata, as análises reológicas indicaram uma queda na qualidade tecnológica das massas.

Influence of heat treatment on the sensory and physical characteristics and carbohydrate fractions of french-fried potatoes (Solanum tuberosum L.)

AbstractThe aim of this study was to analyze the impact that heat treatment with salts and freezing processes on the sensory, instrumental, and physico-chemical characteristics of fried potatoes of the Monalisa cultivar. The potatoes were blanched in distilled water (P); sodium chloride solution (B1); calcium chloride solution (B2), and a solution with both of these salts (B3). They were then pre-cooked and frozen for 24 hours and for 30 days. After frying, sensory characteristics were analyzed (color, texture, flavor, oiliness), along with overall preference and instrumental determinations of texture, color, and oil content. Further tests were conducted on the sample with the best results in the sensory analysis (B1), along with sample P as a control, to determine granule microstructure, carbohydrate fractions, glycemic index, and glycemic load. Blanching B3, despite reducing oil absorption and providing less oiliness, obtained lesser overall preference. Freezing for 30 days increased the lightness, except for when sodium chloride was used, which intensified the color yellow. The use of sodium chloride did not interfere with the type of starch granules, nor with the formation of resistant starch; however, longer freezing time reduced the glycemic index and concentrated the dietary fiber content. All samples exhibited low glycemic index and moderate glycemic loads.

Unique and unifying themes in the mechanisms regulating the expression of the arabidopsis thaliana PR-1 and Solanum tuberosum PR-10a inducible defense genes

Arabidopsis is a model plant used to study disease resistance; Solanum tuberosum or potato is a crop species. Both plants possess inducible defense mechanisms that are deployed upon recognition of pathogen invasion. Transcriptional reprogramming is crucial to the activation of defense responses. The Pathogenesis-Related (PR) genes are activated in these defense programs. Expression of Arabidopsis PR-l and potato PR-10a serve as markers for the deployment of defense responses in these plants. PR-l expression indicates induction of systemic acquired resistance (SAR). Activation of SAR requires accumulation of salicylic acid (SA), in addition to the interaction of the non-expressor of pathogenesis-related genes I (NPRI), with the TGA transcription factors. The PR-10a is activated in response to pathogen invasion, wounding and elicitor treatment. PR-10a induction requires recruitment of the Whirly I (Whyl) activator to the promoter. This locus is also negatively regulated by the silencer element binding factor (SEBF). We established that both the PR-l and PR-10a are occupied by repressors under non-inducing conditions. TGA2 was found to be a constitutive resident and repressor of PR-l, which mediates repression by forming an oligomeric complex on the promoter. The DNA-binding activity of this oligomer required the TGA2 N-terminus (NT). Under resting conditions we determined that the PR-10a is bound by a repressosome containing SEBF and curiously the activator Pto interacting protein 4 (Pti4). In the context of this repressosome, SEBF is responsible for PR-10a binding, yet rWe also showed that PR-l and PR-10a are activated by different means. In PR-l activation the NPRI NT domain alleviates TGA2-mediated repression by interacting with the TGA2 NT. TGA2 remains at the PR-l but adopts a dimeric conformation and forms an enhanceosome with NPRl. In contrast, the PR-10a is activated by evicting the repressosome and recruiting Why! to the promoter. These results advance our understanding of the mechanisms regulating PR-l and PR-10a expression under resting and inducing conditions. This study also revealed that the means of regulation for related genes can differ greatly between model and crop s