DD270855A1 - Verfahren zur in viro - im vivo produktion von kartoffelminiknollen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein wirksames Verfahren fuer die In-vitro-in-vivo-Produktion von Kartoffelminiknollen auf eine Weise, dass die In-vitro-Einleitung der Knollenbildung an in vitro bewurzelten Pflanzen induziert wird und diese Pflanzen in Gewaechshaeuser gepflanzt werden, das Wachstum des Kartoffelkrautes durch die Behandlung mit Antigibberellin-Chemikalien begrenzt wird, Miniknollen geerntet werden und die Pflanzen erneut verpflanzt werden, entsprechend behandelt, und dass waehrend der Vegetationsperiode wiederholt Miniknollen produziert und geerntet werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein wirksames Verfahren für die In- vitro-in vivo-Produktion von Kartoffelminiknollen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die gegenwärtig verfügbaren Kulturvarietäten von Kartoffeln sind anfällig gegenüber verschiedenen Pilz-, Bakterien- und Viruserkrankungen.

Die ökologischen Bedingungen verschiedener Länder gestatten es nicht, verschiedene Kulturvarietäten der Kartoffel über längere Zeit frei von Krankheiten zu halten.

Die herköm r,liche Erhaltung der Kulturvarietät kann nur in den Ländern erfolgen, in denen aufgrund günstiger ökologischer Faktoren der Infektionsstand ausreichend gering ist.

Ein Hauptziel der Forschung jarbeiten auf diesem Gebiet war es daher, Kulturvarietäten ru züchten, die resistent gegen die Umweltbedingungen und verschiedene Pathogene sind.

Aufgrund des spezifischen Charakters der Pflanze ist die Massenvermehrung von Fortpfinnzungsmaterial für Kartoffeln etwas schwierig. Trotz dieser Tatsache wurden bereits unterschiedliche Verfahren zur Vermehrung von Kartoffeln entwickelt (Roca, W.

M., Esponeza, H. 0., Roca .M. R., Bryan, J. E., A tissue culture method for the rapid propagation of potatoes (Eine Gewebekulturmethode für die spinelle Vermehrung von Kartoffeln); Am Potato J. 55,691-701 (1978); Goodwin, P. E., Kim, Y. C, Adisarwanto, T., Propagation of potato by shoot-tip culture (Vermehrung der Kartoffel durch Triebspiuenkultur), Potato Res. 23, 9-23 (1980); Roest, S., Sokelrr ann, G. S., In vitro adventiticus bud techniques for vegetative propagation and mutation bleeding of potato (Solanum tuLaresum L), I, Vegetative propagation in vitro trough adventiticus shoot formation (Fremdknospen-in vitro-Techniken für die vegetative Vermehrung in vitro durch Nebentriebbiidung), Potato Res. 23,167-181 (1980); Hussey, G., Stacey, M. J., In-vitro propagation of potato (solanum tuberosum L) (In-viiiO-Vermehrung der Kartoffel), Ann. Bot. 48,787-796 (1981); Henszky, L. E., Enyingi, K., Szabo, L, Tissue culture technology for longterm storage and propagation of potato (Solanum tuberosum L) (Gewebekulturtechnik für die Langzeitlagerung und Vermehrung der Kartoffel) Keimpflanzen (Plant Cell Culture in Crop. Improvement S.K.Ben, K.L.Giles ad., Plenum Press, New York, London [1983], S.9-18).

Die weitere !«Cultivation der Kartcffolpflänzchen, die in vitro erzeugt wurden, erfolgt in Gewächshäusern. Häufig angewendet werden auch Einzelknospenschnitte mit der Vervielfachung der virusfreien Mutterpflanzen (Sunarjono, H., Krisnawati, Y., Potato seed multiplication by stem cutting. I, the influence of the mother plant age on the growth and field of the cutting (Vervielfachung des Kartoffelsamens durch Stielschnitt. I. Der Einfluß des Alters der Mutterpflanze auf das Wachstum und den Ertrag des Schnitts). Bull. Penel, Hort. 8 (2) 39-47 (1980); Goodwin, P. B., Brown, G., Field performance of potato shoottips proliferated in culture (Feldverhalten von Kartoffeltriebspitzen, die während der Kultur profiliert wurden). Potato Res. 23, 449-452 (1980); Goodwin, P. B., Rapid propagation of potato by single node cuttings (Schnelle Vermehrung von Kartoffeln durch Einzelknotenschnitte), Field Chops Res. 4,165-173 (1981).

Dio Vervielfältigungsrate von Kartoffeln, die nach dem herkömmlichen Verfahren vermehrt werden, ist n'edrig (sie beträgt jährlich maximal das 10- bis 12fache), die herkömmliche Erhaltung einer Kulturvarietät dauert 8 bis 12 Jahre. Der Wassergehalt des Kartoffelfortpflanzungsmaterials beträgt etwa 90%, so daß für den Transport und die Lagerung besondere Bedingungen erforderlich sind. Unter Umständen können die Transportkosten höher als der Wert der Kartoffel am Produktionsort sein.

Nach diesem bekannten Verfahren wurde das Fortpflanzungsmaterial für Kartoffeln praktisch im Labor un'l im Gewächshaus produziert. Da die Investitions- und Unterhaltungskosten in beiden Fällen hoch sind, ist die Menge des je Flächeneinheit produzierten Fortpflanzungsmaterials entscheidend für die Rentabilität des Verfahrens. Das Anliegen der Gewächshäuser ist aufwendiger als die Schaffung des Labors.

Das Verpflanzen der im Labor produzierten Pflanzen verlangt ein gutes technische.* Niveau in den Gewächshäusern (Möglichkeiten zur exakten Bodenbeheizung, Regulierung der Feuchtigkeit, zusätzliche Beleuchtung). Dabei ist zu berücksichtigen, daß die aus dem Labor in die Gewächshäuser verpflanzten Pflanzen ökonomisch gezogen werden müssen, und das kann im Falle der Produktion von Miniknollen nur durch die beste Nutzung der Gewächshäuser garantiert werden. Mit dem bisherigen Verfahren konnten je Quadratmeter max. 400 bis 800 Miniknolien gezogen werden. Diese Tatsache beschränkt die Verteilung der Nutzung der Gewächshäuser für die Produktion von Miniknollen.

Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, die Effektivität der Produktion an Miniknollen je Flächeneinheit erheblich zu steigern. Nach der vorliegenden Erfindung wird die Effektivität gegenüber den bekannten früheren Prozessen um wenigstens 300 bis

500% gesteigert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, mit dem die Ertragsleistung der krankheitsfreien, durch Gewebekulturen vermehrten Pflanzen, erhöht werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die nach den bekannten Gewebekulturmethoden produzierten Pflanzen in vitro unter sterilen Laborbedir>gungen in flüssigen Medien bewurzelt werden, daß das Nährmedium, nachdem die Pflanzen Wurzeln entwickelt haben, auf ein Medium umgestellt wird, das eine antigibberellische Chemikalie enthält, um die Induzierung von Knollen auszulösen, wobei die Pflanzen in diesem Medium gezogen werden. Nachdem Knollenbildung induziert wurde, werden die Pflanzen mit einer Chemikalie behandelt, welche die Wurzelbildung fördert, und in ein festes Medium in Gewächshäuser gepflanzt. Das vegetative Wachstum der Pflanzen wird durch Herabsetzen des Gibberellinpegels auf den Pegel des Zytokiningehalts in periodischer und regelmäßiger Form begrenzt, und die produzierten Miniknollen werden von den Wurzeln abgenommen, anschließend werden die mit einem Bewurzelungshormon behandelten Pflanzen wieder in das feste Medium zurückverpflanzt und regelmäßig und periodisch mit der antigibberellischen Chemikalie behandelt, worauf erneut die produzierten Miniknollen gesammelt werden.

Durch das Verfahren nach der Erfindung können krankheitsfreie Pflanzen aus Gewebekultur nach bekannten Methoden gezogen werden. Die virus- und krankheitsfreien Pflanzen können nach allen bekannten Methoden der Gewebekultur vermehrt werden. Durch Gewebekultur vermehrte Pflanzen werden in einem flüssigen Medium bewurzelt. Nach der Bewurzelungsphase — die Pflanzen haben Nachbarwurzeln — wird das Bewurzelungsmedium auf ein Medium für die Induzierung der Knollen umgestellt, woDei es sich vor allem um das MS-Medium handelt (Murashige und Skoog, Physiol. Plant. 15,473 bis 497 (1962]), und es besteht ein Unterschied in der Menge der anorganischen Stickstoffquelle (in diesem Fall sind es 10^c der ursprünglichen), während der Stickstoffbedarf der Pflanzen durch den Zusatz einer organischen Stickstoffquelle (Glutamin, Asparagin) während der Induzierungsphase garantiert wird. Die Saccharosekonzentration im Induzierungsmedium ist höher als im MS-Medium, vorzugsweise können 40g/! Saccharose eingesetzt werden.

Das für die Induzierungsphase verwendete Medium enthält Zytokinme in einer hohen Konzentration, im Durchschnitt sind 5-10mg/l geeignet. Der wesentliche Teil des für die Knolleninduzierung verwendeten Mediums sind die verschiedenen Antigibberilline. Diese Chemikalien sind Koumarin und dessen Derivate, Chlor-Cholin-Chlorid (CCC), vorzugsweise Dichloroazetylhexamethylenimin. Die letztgenannte Chemikalie hat wachstumsbegrenzende und fäulnisverhindernde Wirkungen. In den Pflanzen wirkt sie dahingehend auf die Induzierung der Knollen, daß der Gibberellinpegel im Vergleich zu den Zytokininen gesenkt wird, und sie hat einen vorteilhaften Einfluß auf die Struktur der Zellmembranen der Pflanzen. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann Dichloroazetylhexamethylenimin in einer Konzentration von 6-20 mg/1 eingesetzt werden.

Pflanzen werden im Induzierungsmedium bei 18°C-20°C und 8 Stunden Beleuchtung für die Dauer von 10 bis 14 Tagen gezogen.

Nach der Induzierungsphase werden die Kartoffelknollen in einem festen Medium in Gewächshäusern entwickelt. Vor dem Verpflanzen in die Gewächshäuser wird das Induzierungsmedium aus den Wurzeln gewaschen, und um die Wurzelbildung zu fördern und eine Infektion der Pflanzen durch Rhizoktonia zu verhindern, werden die Pflanzen in eine Flüssigkeit getaucht, die 0,05mg/ Indolessigsäure und 0,2% Previcur-N (Propyl-N-ß-dimethylaminopropyDkarbamalhydrochlorid) enthält.

Nachdem die Pflanzen im Gewächshaus bewurzelt sind — 3 Wochen nach dem Verpflanzen—werden die Pflanzen mit einer Lösung besprüht, die 10mg/l Koumarin und/oder 5-10mg/l Dichlorazetylhexamethylenimin enthält, das geschieht einmal wöchentlich. Auf diese Weise bleiben die Pflanzen klein, sie erreichen aber die physiologische Phase, die für die Knollenbildung geeignet ist. Wenn es notwendig ist, können die Pflanzen zurückgeschnitten werden, um ein weiteres Wachstum zu verhindern. Nach dem Verpflanzen ins Gewächshaus (etwa 1,5 bis 2 Monate danach) werden die Pflanzenbündel aus dem Boden gezogen und Knollen, die größer als 0,5cm sind, werden von den Wurzeln abgenommen. Beim ersten Mal können etwa 1000 Knollen je Quadratmeter von dan so gezogenen Pflanzen geerntet werden.

Während des Herausnehmens der Pflanzen und dem Entfernen der Knollen können die Wurzeln beschädigt werden. Die Pflanzenbündel werden deshalb erneut in eine Lösung getaucht, die 0,05 mg/l Indolessig und 0,2% Previcur-N enthält, dann werden sie wieder zurück in den ursprünglichen oder in neuen Boden gepflanzt. Nach der Bewurzelungsphase werden die früheren Behandlungen wiederholt (10 mg/l Koumarin und/oder 6mg/l Dichlorazetylhexamethylenimin). Das Herausziehen der Pflanzenbiindel und Knollen, die Behandlung mit der oben beschriebenen Lösung und das erneute Einpflanzen der Pflanzen können nach 3 bis 4 Wochen wiederholt werden. Die zweite Ernte der Knollen kann 2000-3000 Stück/m² betragen. Wenn die Pflanzen altern—4 Monate nach dem Pflanzen — werden diese herausgenommen und vernichtet. Pflanzen, die auf die oben beschriebene Weise behandelt wurden, können in Abhängigkeit von der Kulturvarietät 2 500 bis 4000 Knollen/m² produzieren, und das ist eine um das Drei- bis Vielfache größere Menge als nach der bekannten Methode.

Die geernteten Knollen werden zwei Wochen lang unter diffusem Licht und 70% Feuchtigkeit unter Suberin behandelt, dann werden sie sortiert und bei 2°C-5°C gelagert.

Dieses Verfahren nach der Erfindung kann jährlich zweieinhalbmal wiederholt werden, das bedeutet, daß die Effektivität der Produktion an Miniknollen gegenüber den vorherigen Verfahren auf das Vier- bis Fünffache erhöht wird.

Ausführungsbeisplel Das nachstehende Beispiel veranschaulicht die Erfindung.

Die Kartoffelkulturvarietät „Somogy Gyöngye" wird auf bekannte Weise durch Gewebekultur vermehrt. Nachdem man die entsprechende Pflanzenzahl hat, werden die Triebe in einem flüssigen Medium bewurzelt. Nach zwei Wochen Bewurzelung wird das flüssige Medium durch ein anderes für die Induzierung der Knollen ersetzt. Das Medium für die Induzierung der Knollen hat folgende Zusammensetzung: Murashige- and Skoog-Grundmedium (MS-Medium), Konzentration 1/10, NH₄NO₃ und KNO₃, 20mg/l Glutaminsäure, 40g/l Saccharose, 5mg/l Benzyladenin, 25mg/l Koumarin und 6mg/l Dichloroazetylhexamethylenimin. Die Pflanzen werden zur Induzierung der Knollenbildung in diesem Medium 10 Tage lang bei einer achtstündigen Beleuchtung zu 200Lux/m² und einer Temperatur von 18°C gezogen. Nach der Induzierungsphase werden die Pflanzenbündel aus den Kulturflaschen genommen, die Pflanzen werden in Leitungswasser gewaschen und abgeschüttelt, um das überschüssige Wasser zu entfernen, und in eine Lösung getaucht, die 0,08mg/l Indolessigsäure und 0,2% Previcur-N enthält, anschließend werden sie zu 50 Pflanzenbündel/m² in ein Torfgemisch gepflanzt. Nach dem Bewurzeln der Pflanzen erfolgt eine geringe Furchenbildung (2 cm), von der zweiten Woche nach dem Pflanzen an werden die Pflanzen mit einer Lösung besprüht, die 10mg/l Koumarin und 6 mg/l Dichloroazetylhexamethylenimin enthält, das geschieht einmal wöchentlich. Etwa anderthalb bis zwei Monate nach dem Pflanzen werden buschige Pflanzenbündel aus dem Boden auf den Saatbetten entfernt. Knollen, die größer als 0,5cm sind, werden mit einem eigens dafür hergestellten Kamm oder von Hand geerntet. Torf und Erde werden aus den herausgenommenen Pflanzenbüscheln geschüttelt, die in eine Lösung getaucht werden, welche 0,08 mg/l Indolessigsäure und 0,2% Previcur-N enthält, dann werden sie in den ursprünglichen Boden zurückgepflanzt und bewässert. Die Behandlung der Pflanzen wird durch Besprühen mit einer Lösung fortgesetzt, die 10 mg/l Koumarin und 6mg/l Dichloroazetylhexamethylenimin enthält. Nach 3 bis 4 Wochen können das Herausnehmen und Pflanzen wiederholt werden. Die Pflanzen können zurückgeschnitten werden, um eine angemessene, geringe Größe der Pflanzen zu erhalten. Diese Schnitte ohne Wurzeln können für die weitere Vermehrung verwendet werden.

Mit den Pflanzen der Vai.. tet ,Somogy Gyöngye". Jie auf diese Weise induziert und gezogen wurden, können in 4 Monaten 3500 Miniknollen/m² produziert werden.

Claims (8)

1. Verfahren für die Produktion von Kartoffelminiknollen aus In-vitro-Pflanzen, die durch Zellkultur vermehrt und in einem flüssigen Medium bewurzelt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß die Knollenbildung in vitro an bewurzelten Pflanzen induziert wird, die induzierten Pflanzen in ein festes Medium im Gewächshaus gepflanzt werden und sich im Gewächshaus Knollen entwickeln, während das Wachstum des Pflanzenkrautes durch regelmäßiges und periodisches Besprühen der Pflanzen mit Antigibberellin-Chemikalien begrenzt wird, die entwickelten Miniknollen geerntet werden, anschließend die Pflanzen wieder in den Boden gepflanzt werden, das Wachstum des Krautes weiter begrenzt wird und die Herausnahme und das Zurückpflanzen während der Vegetationsphase der Pflanzen regelmäßig wiederholt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knollenbildung induziert wird durch die Verwendung des MS-Grundmediums, das NH4NO3 und KNO₃ in einer Konzentration von 1/10 enthält, sowie 20mg/l Glutaminsäure, 40g/l Saccharose, 5mg/l Benzyladenin, 25mg/l Koumarin und 6mg/d Dichloroazethylhexamethylenimin.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzen vor dem Verpflanzen im Gewächshaus mit einer Chemikalie behandelt werden, welche das Bewurzeln fördert, und mit einem Mittel, welches die Infektion durch Rhizoktonia verhindert, wenn das erforderlich ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Behandlung durch die Verwendung von Indolessigsäure und — wenn erforderlich — Propyl-N-(3· dimethylaminopropyl)karbamathydrochlorid in einer Lösung erfolgt.

5. Verfahren für die Produktion von Kartoffelminiknollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verpflanzten Pflanzen mit Koumarin und/oder Dichloroazetylhexamethylenimin behandelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ernten der Miniknollen die Pflanzen—vor dem Verpflanzen — erneut mit einer Lösung behandelt werden, die eine Chemikalie enthält, welche die Bewurzelung fördert, und eine zweite, welche die Infektion durch Rhizoktonia verhindert, wenn das erforderlich ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verpflanzten Pflanzen mit Koumarin und/oder Dichloroazethylhexamethylenimin behandelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Herausnehmen der Pflanzen, das Ernten der Miniknollen und das Zurückpflanzen der Pflanzen während der Vegetationsperiode der Pflanzen mehrmals wiederholt werden kann.