Arthur Kelman

Determination of the potential for development of bacterial soft rot of potatoes

A method has been devised for assessing the potential hazard of soft rot development in potatoes. Tubers are placed in a mist chamber at 20 C (68F), a film of water is maintained on the tuber, and the extent of decay is assessed after 5 days. The soft rot potential determined in this way is intended as apractical indication of potential storage hazard, reflecting the overall effect of the various factors leading to bacterial decay. Tubers that had passed through a flume system and a rinsing spray in a commercial packing plant had a greater decay potential, even after passage through a hot-air dryer, than unwashed tubers. Differences in decay potential could be demonstrated between tubers that had been mechanically harvested and loaded into storage bins and those that had been harvested manually. In addition to the effect of mechanical damage and of passage through flumes, the decay potential was probably affected by the inoculum level ofErwinia carotovora. Pectolytic clostidia were also usually present in tubers rotting in mist chambers, and are probably involved in the decay.ResumenUn método ha sido ideado para evaluar el riesgo potencial de desarrollo de la podredumbre blanda en papa. Se colocan tubérculos en una cámara con nebulización de agua a 20C (68F), se mantiene una película de agua sobre los tubérculos y la intensidad de pudrición es evaluada después de 5 días. El potencial de la podredumbre blanda así determinado es destinado a dar una indicación práctica del riesgo potencial durante almacenamiento, reflejando el efecto total de los varios factores que conducen hacia la pudriciön bacteriana. Los tubérculos que habían pasado a través de un sistema de transporte por canal con agua y un enjuague por aspersion en una planta comercial de empaque tubieron un potencial de pudrición mayor, aún después de pasar por una secadora de aire caliente, que tubérculos sin lavar. Se pudo detectar diferencias en el potencial de pudrición entre tubérculos que fueron sometidos a métodos mecanizados de cosecha y elevación al depósito y aquellos que fueron cosechados a mano. Además del efecto de daño mecánico y transporte en agua, el potencial de pudrición probablemente fué afectado por el nivel de inóculo deErwinia carotovora. Clostridia pectolítica estuvieron también presentes en los tubérculos en pudrición en las cámaras con nebulización, y probablemente participan en el proceso de pudrición.

Relationship of calcium nutrition to internal brown spot of potato tubers and sub-apical necrosis of sprouts

Potato tubers from field plots of calcium experiments in 1983 and 1984 were examined for the presence of internal brown spot. Presence of sub-apical necrosis on sprouts was also determined after storage in both years. Peel calcium concentration of 1983 tubers ranged from 0.226% to 0.130%; the range in percentage of these tubers with internal brown spot after 7 months storage was from 5.0% to 42.5%. The incidence of internal brown spot as well as sub-apical necrosis of sprouts was negatively correlated with tuber peel calcium levels (r = −0.754 and r = −0.792, respectively). Peel calcium concentration of 1984 tubers ranged from 0.224% to 0.104%; as in 1983, tuber calcium concentration was negatively correlated with the incidence of internal brown spot and sub-apical necrosis. Sub-apical necrosis of sprouts was present on 86.3% of the 1984 tubers with internal brown spot, and 65.3% of tubers with sub-apical necrosis on sprouts showed internal brown spot symptoms. The presence of sub-apical necrosis on tuber sprouts may serve as an indirect indicator of low calcium concentration in tubers.

Evaluation of procedures for detection of pectolyticErwinia spp. on potato tubers

The effectiveness of a tuber incubation method for detection ofErwinia carotovora var.atroseptica andE. carotovora var.carotovora in potato tubers was compared with a lenticel sampling procedure. In the first method, tubers were injured by puncturing lenticels with sterile toothpicks, then wrapped in moist paper towels and polyvinylidene film, and placed in closed chambers flushed with N2. In later experiments, wrapping tubers in two layers of polyvinylidene film and incubation in air was found to be as effective as the single layer of polyvinylidene and incubation in chambers flushed with N2. Isolations were made on a selective crystal violet pectate (CVP) medium from homogenized samples of tissue removed from soft rot lesions developing around injured lenticels. In the second method, 10 lenticels/tuber were aseptically removed with a scalpel and homogenized in distilled water; the suspension was plated on CVP. The first method was less tedious and slightly more effective than the lenticel sampling method. In a preliminary survey, these methods were used to detectErwinia infestations in small samples of certified seed potato tubers from Maine, Minnesota, Montana, New York, North Dakota, and Wisconsin. PectolyticErwinia spp. were detected in at least one sample from each state except Montana. The percentage of tubers withErwinia infestations varied from 0–100% among samples. Characterization ofErwinia isolates showed that bothE. carotovora var.carotovora andE. carotovora var.atroseptica were present. PectolyticErwinia spp. on symptomless potato seed tubers may serve as inoculum sources for blackleg and soft rot diseases.ResúmenSe comparó la eficacia de un método de incubación de tubérculos con otro de muestreo de lenticelas para detectarErwinia carotovora var.atroseptica y E. carotovora var.carotovora. Para el primer método, los tubérculos fueron heridos punzando las lenticelas con mondadientes esterilizados, luego fueron envueltos en toallas de papel húmedas y en una lámina de polivinilideno (Pv.) y colocados en cámaras cerradas inundadas con N2. En los experimentos posteriores, se determinó que era tan efectivo envol ver los tubérculos en dos capas de Pv. con incubatión en aire como la capa simple de Pv. con incubación en cámaras inundadas con N2. Se hicieron aislamientos en un medio selectivo de cristal violeta pectato (CVP) de muestras homogenizadas de tejido extirpado de lesiones de podredumbre blanda en desarrollo alrededor de lenticelas heridas. En el segundo método, se extirparon asepticamente 10 lenticelas por tubérculo con un bisturí, y se homogenizaron en agua destilada; la suspensión fue sembrada en CVP. El primer método fue menos tedioso y ligeramente más efectivo que el método de muestreo de lenticelas. En una encuesta preliminar, estos métodos fueron usados para detectar infestaciones deErwinia en pequeñas muestras de semilla certificada procedente de los Estados de Maine, Minnesota, Montana, Nueva York, Nor-Dakota y Wisconsin. Se determinóErwinia spp. en por lo menos una muestra de cada Estado, exceptuando a Montana. El porcentaje de tubérculos conErwinia varió de 0–100% entre muestras. La caracterización de los aislamientos deErwinia demostraron la presencia de ambosE. carotovora var.carotovora yE. carotovora var.atroseptica. Las especies pectolíticas deErwinia en tubérculos de semilla de papa sin s’intomas pueden actuar como fuentes de inóculo para las enfermedades piema negra y podredumbre blanda.

Resistance of tubers from different potato cultivars to soft rot caused byErwinia carotovora subsp.atroseptica

Mechanically harvested tubers of 14 potato cultivars grown on both loamy sand and silt loam soils were evaluated for resistance to bacterial soft rot caused byErwinia carotovora subsp.atroseptica. Cultivars were also assayed for calcium and dry matter content to determine possible correlations with soft rot resistance.Resistance of potato tubers to bacterial soft rot was assayed after harvest by inoculating tubers and determining percent surface area decayed after four days in a mist chamber. Tubers of the cultivars differed widely in resistance to bacterial soft rot. The ranking of the resistance of tubers from different cultivars to bacterial soft rot was similar for both soils, although disease severity in tubers from a particular soil type varied with the season. Of the cultivars tested, tubers of Butte, Russet Burbank, and Nor-gold Russet were ranked as the most resistant, whereas tubers of Redsen, Norchip, Norland and Belchip were rated as the most susceptible. Tubers of Rhinered, Red La Soda, Superior, Pontiac, Atlantic, and Nooksack were intermediate in resistance.Neither calcium concentration in medullar tissues nor dry matter of potato tubers alone could be correlated with ranking of the cultivars with respect to severity of bacterial soft rot. However, a multiple linear regression model incorporating both variables indicated that tubers with a high content of both calcium and dry matter were likely to be less susceptible to bacterial soft rot than were tubers with lower percentages of these variables.CompendioTubérculos de 14 cultivares de papa que crecieron en suelos arenoarcillosos y migajón-cenagoso fueron cosechados mecánicamente y evaluados para resistencia a la pudrición blanda bacteriana causada porErwinia carotovora subsp.atroseptica. Los cultivares fueron evaluados también por su contenido en calcio y materia seca, para determinar posibles correlaciones con la resistencia a la enfermedad.La resistencia de los tubérculos a la pudrición blanda bacteriana se determinó después de la cosecha inoculando los tubérculos y determinando el porcentaje de área superficial afectada después de permanecer cuatro días en una cámara de nebulización. Los tubérculos de los diferentes cultivares presentaron diferencias considerables en la resistencia a la pudrición. La clasificación de los tubérculos de acuerdo a la enfermedad fue similar para ambos tipos de suelo, no obstante que la severidad de la enfermedad para un tipo de suelo en particular varió con la temporada. De los cultivares probados, los tubérculos de Butte, Russet Burbank, y Norgold Russet fueron clasificados como los más susceptibles. Los tubérculos de Rhinered, Red La Soda, Superior, Pontiac, Atlantic, y Nooksack mostraron resistencia intermedia.Ni las concentraciones de calcio en los tejidos de la médula ni la materia seca de los tubérculos de papa pudieron ser correlacionados con la clasificación alcanzada por los cultivares de acuerdo a la severidad de la pudrición blanda bacteriana. Sin embargo, una regresión multilineal que incorporaba ambas variables indicó que los tubérculos con un alto contenido tanto de calcio como de materia seca eran aparentemente menos susceptibles a la enfermedad que aquellos con porcentajes menores de estas variables.CompendioTubérculos de 14 cultivares de papa que crecieron en suelos arenoarcillosos y migajón-cenagoso fueron cosechados mecánicamente y evaluados para resistencia a la pudrición blanda bacteriana causada porErwinia carotovora subsp.atroseptica. Los cultivares fueron evaluados también por su contenido en calcio y materia seca, para determinar posibles correlaciones con la resistencia a la enfermedad.La resistencia de los tubérculos a la pudrición blanda bacteriana se determinó después de la cosecha inoculando los tubérculos y determinando el porcentaje de área superficial afectada después de permanecer cuatro días en una cámara de nebulización. Los tubérculos de los diferentes cultivares presentaron diferencias considerables en la resistencia a la pudrición. La clasificación de los tuberculos de acuerdo a la enfermedad fue similar para ambos tipos de suelo, no obstante que la severidad de la enfermedad para un tipo de suelo en particular varió con la temporada. De los cultiares probados, los tubérculos de Butte, Russet Burbank, y Norgold Russet fueron clasificados como los más susceptibles. Los tubérculos de Rhinered, Red La Soda, Superior, Pontiac, Atlantic, y Nooksack mostraron resistencia intermedia.Ni las concentraciones de calcio en los tejidos de la médula ni la materia seca de los tuberculos de papa pudieron ser correlacionados con la clasificación alcanzada por los cultivares de acuerdo a la severidad de la pudrición blanda bacteriana. Sin embargo, una regresión multilineal que incorporaba ambas variables indicó que los tubérculos con un alto contenido tanto de calcio como de materia seca eran aparentemente menos susceptibles a la enfermedad que aquellos con porcentajes menores de estas variables.

Survival ofErwinia carotovora in Wisconsin soils

Erwinia carotovora var.atroseptica (van Hall) Dye andE. carotovora var.carotovora (Jones) Dye were detected in agricultural soils in Wisconsin using baiting and enrichment techniques. These soft rot bacteria could not be detected in soils of potato fields prior to planting of crops in the spring period using standard soil dilution plating techniques on a crystal violet pectate medium, however. A procedure involving incubation of samples in pectate enrichment broth followed by preparation of smears on slides and treatment with a fluorescent antibody stain specific forE. carotovora var.atroseptica was the most sensitive of the methods tested for detecting the blackleg pathogen.Erwinia carotovora was isolated more frequently during the spring from fields in which potatoes had been grown the previous year than from fields in which other crops had been grown. It was also isolated from potato tubers and stems that had overwintered in the field. The presence ofE. carotovora could not be detected in root zone samples of weed plants using the dilution plating method.ResumenEn suelos agrícolas del estado de Wisconsin, EE. UU. de NA, se detectaron ambosErwinia carotovora var.atroseptica (van Hall) Dye yE. carotovora var.carotovora (Jones) Dye por medio de técnicas de cebo y enriquecimiento. Sin embargo, estas bacterias que causan pudrición blanda, no pudieron ser detectadas en suelos de campos de papa antes de la siembra de cultivos en la época de primavera por medio del método reconocido de serie de dilución con siembra en placas de medio pectato cristal violeta. Un procedimiento que involucra la incubación de muestras en un medio de enriquecimiento con pectato seguido de preparación de un frotis sobre portaobjetos y tratamiento con una tinción fluorescente específica paraE. carotovora var.atroseptica, fue el mas sensible de los métodos probados para la detección del patógeno de la pierna negra de la papa.E. carotovora fue aislado con mas frecuencia durante la primavera, de campos en los cuales se cultivó papa el año anterior que de campos en los cuales hubieron otros cultivos. Tambien fue aislado de tubérculos y tallos de papa que habían invernado en el campo. No se pudo detectar la presencia deE. carotovora en muestras de la zona radicular de malas hierbas mediante la técnica de dilución en placas.

Comparison of the effectiveness of different methods of screening for bacterial soft rot resistance of potato tubers

Tubers from eight potato cultivars (cvs) grown at two different locations in Wisconsin were tested for bacterial soft rot resistance using different inoculation techniques. The procedures included 1) point inoculations of tubers with different inoculum levels followed by incubation in ambient or low oxygen condtions, 2) inoculation of mechanically bruised tubers followed by incubation in a mist chamber, and 3) a standard slice inoculation method.The point titration test followed by incubation in dew chamber and the mist chamber-bruise test showed similar patterns of resistance for cultivars that were used in these experiments. These two methods are considered to be effective for screening potato tubers for bacterial soft rot resistance. Point titration methods are very useful if only limited numbers of tubers are available. The mist chamber-bruise test is simpler than the other procedures; however, to obtain reproducible results large numbers of tubers are required. Because of the great variability of the results obtained in inoculation of slices, the reliability of this approach can be questioned as a standardized method for evaluation of resistance. Tubers of somatic hybrids ofS. brevidens andS. tuberosum and their sexual progeny were significantly more resistant to bacterial soft rot than tubers of moderately resistant cultivars when evaluated by each of the assay procedures.CompendioLos tubérculos de ocho cultivares (cvs) de papa, producidos en dos diferentes localidades en Wisconsin, fueron probados para resistencia a la pudrición blanda utilizando diferentes técnicas de inoculación. Los procedimientos incluyeron 1) inoculación de ciertas zonas de los tubérculos con diferentes nivelés de inóculo seguida por incubatión bajo condiciones del ambiente o condiciones de baja oxigenación, 2) inoculación de tubérculos magullados mecánicamente seguida por incubación en cámara de nebulización, y 3) un método estándar para inocular rebanadas.La prueba de dosificación de zonas seguida por incubación en cámara de formatión de rocío y la prueba de las magulladuras en cámara de nebulización mostraron formas similares de resistencia para los cultivares utilizados en estos experimentos. Se considera que estos dos métodos son efectivos para la evaluatión y selection de tubérculos de papa para resistencia a la pudrición blanda bacteriana. Los métodos de dosificación de zonas son muy útiles si se tiene un limitado número de tubérculos disponibles. La prueba de las magulladuras en cámara de nebulización es más simple que los otros procedimientos. Sin embargo, para obtener resultados reproducibles, se requieren numerosos tubérculos. Debido a la gran variatión en los resultados obtenidos en la inoculación de rebanadas, la confianza en este método puede ser cuestionada como un método estandarizado para la evaluatión de resistencia. Tubérculos de híbridos somáticos deS. brevidens yS. tuberosum y su progenie sexual fueron significativamente más resistentes a la pudrición blanda bacteriana que los tubérculos de cultivares moderadamente resistentes cuando se les evaluó por cada uno de los métodos ensayados.

Screening of seedlings of wildSolanum species for resistance to bacterial stem rot caused by soft rot Erwinias

A standard effective screening procedure for evaluating resistance of young seedlings ofSolanum species to bacterial stem rot caused byErwinia species was developed. Susceptibility to stem rot caused byErwinia carotovora subsp.carotovora varied greatly among 500 differentSolanum accessions; generally accessions resistant toE. carotovora subsp.carotovora were also resistant toE. carotovora subsp.atroseptica andE. chrysanthemi. Most of the lines ofSolarium berthaultii, S. bulbocastanum, S. chacoense, S. stoloniferum, S. tarijense, andS. tuberosum subsp.andigenum were very resistant to stem rot.

Reducing the potential for bacterial soft rot in potato tubers by chemical treatments and drying

The potential for bacterial soft rot caused byErwinia carotovora in freshly inoculated potato tubers was reduced up to 99% by immersion for 5 min in solutions of sodium hypochlorite (chlorine bleach) containing up to 10,000 ppm chlorine. Reductions up to 93% were achieved using a combination treatment of immersion in 1% citric acid for 5 min followed by airdrying. Immersion treatment alone in 1% aqueous solutions of citric, acetic, ascorbic, or malonic acid also significantly reduced the soft rot potential. In contrast, no reductions accompanied treatment with solutions of potassium or calcium acetate. All treatments including the combination immersion/airdrying treatment were much less effective if tubers had been infiltrated initially with soft rotErwinia or had numerous mechanical injuries. If tubers had not been infiltrated with the causal organism, immersing them in 1% citric acid reduced the potential nearly as much as a similar treatment with 1000 ppm chlorine. A 30-sec immersion in the latter was less effective than a similar treatment with 500 ppm a.i. CGA 78039, an experimental bactericide. However, air-drying, coupled with provisions for keeping tuber surfaces free from moisture, remains the most effective means of reducing losses to bacterial soft rot.ResumenEl potencial de la pudrición blanda bacteriana causada porErwinia carotovora, en tubérculos de papa inoculados recientemente, se redujo hasta en 99%, por la inmersión de los mismos, durante 5 minutos, en soluciones de hipoclorito de sodio (lejía) conteniendo hasta 10 000 ppm de cloro. Se lagraron reducciones hasta de 93% utilizando un tratamiento combinado de inmersión en ácido cítrico al 1% por 5 minutos, seguida por secado al aire. El tratamiento consistente en solo las inmersión en soluciones acuosas de ácidos cítricos, acético, ascórbico, y malónico al 1%, redujo también significativamente el potencial de la pudrición blanda. Por lo contrario, no se obtuvo reducción alguna por los tratamientos con soluciones de acetatos de potasio o de calcio. Todos los tratamientos, incluyendo la combinación de inmersión/secado al aire fueron menos efectivos cuando los tubérculos fueron infiltrados inicialmente con la Erwinia de la pudrición blanda o cuando los tubérculos tenían numerosas lesiones mecánicas. Si los tubérculos no habían sido infiltrados con el organismo causal, la inmersión en ácido cítrico al 1% redujo el potencial tanto como un tratamiento similar con 1000 ppm de cloro. Una inmersión por 30 segundos en el último tratamiento mencionado fue menos efectiva que un tratamiento similar con 500 ppm de un bactericida experimental como el CGA 78039. Sin embargo, el secado al aire, acompanado de precausiones para mantener las superficies de los tubérculos libres de humedad se mantiene como el medio más eficaz para reducir las pérdidas debidas a la pudrición blanda bacteriana.

Bacterial soft rot potential in washed potato tubers in relation to temperatures of tubers and water during simulated commercial handling practices

The bacterial soft rot potential in potato tubers was affected by differences in temperature between tubers and suspensions ofErwinia carotovora at the time of inoculation by immersion. In general, disease severity after incubation was higher when tuber temperatures were higher as opposed to equal to or lower than that of water containing cells of the bacterium. Disease severity was also greater when tubers were stored at 20° to 23°C in contrast to 4° or 26° to 30°C for 16–18 h prior to immersion. Tubers with a pulp temperature of 8°C were more prone to bruise injury as compared with those at 18°C when struck with a pendulum type bruising instrument. When the injured tubers were inoculated and incubated, most bruises became infected with soft rot bacteria.ResumenEl potencial de pudrición blanda de tubérculos de papa fue afectado por diferencias en temperatura entre los tubérculos y las suspensiones deErwinia carotovora al momento de inoculación por inmersión. En general, el grado de severidad de la enfermedad después de la incubación fue mayor cuando la temperatura de los tubérculos cra mayor en comparación a temperatura igual o menor que aquella del agua contenía alta cantidad de células de la bacteria. La severidad de la enfermedad fue también mayor cuando los tubérculos fueron almacenados a 20–30°C en contraste a 4 ó 26 a 30°C por 16–18 horas previo a la inmersión. Tubérculos con una temperatura de la pulpa de 8°C fueron más susceptibles a los daños mecánicos en comparación a aquéllos a 18°C que fueron golpeados con un instrumento de tipo pendular. Cuando los tubérculos dañados fueron inoculados e incubados, la mayoría de las heridas se infectaron con pudrición bacteriana.

Inoculation of potato tubers withErwinia carotovora during simulated commercial washing and fluming practices

The potential for bacterial soft rot in potato tubers was affected by laboratory simulation of some components of fluming and washing practices at commercial packinghouses. The potential was expressed as disease severity (average percentage surface decayed) after a standard 4-day incubation at 20°C in a mist chamber. Increased disease resulted when there was an increase in the following factors: a) duration of immersion of tubers in water; b) population of bacteria suspended in water; c) hydrostatic pressure on submerged tubers, and d) concentration of a surfactant (Triton X-100) in the suspensions. A sample of tubers from each tuber lot was uniformly moistened with tap water and then incubated to determine a base-level disease severity. Disease severity in Russet Burbank tubers from commercial storage increased from the base-level of 0.8% to 76% when tubers were immersed in 5 × 106 colony-forming units (cfu)/ml ofErwinia carotovora pv.carotovora (Ecc) for 64 min prior to incubation. Disease severity was 64% when tubers were immersed in a similar suspension for only 0.1 min, but with a hydrostatic pressure of 230 cm of water. Severity values fourto fivefold above control levels (from immersion in water) resulted from an immersion for 5 min in 5 × 103 cfu/ml with hydrostatic pressures of 5, 180, or 370 cm of water. A 20-fold increase in severity occurred when Red LaSoda tubers were immersed briefly (less than 5 s) in 5 × 106 cfu/ml. Rinsing these tubers with tap water after inoculation, but prior to incubation, did not affect the subsequent development of decay. Thus, the high potential for bacterial soft rot in tubers that have been flumed or washed by water concentrated with soft rotErwinia cannot be reduced by washes or rinses with clean water.ResumenEl potencial de infección de pudrición blanda bacteriana en tubérculos de papa fue afectada al realizar una simulación en laboratorio de algunos componentes de lavado comercial y sistemas de transporte con agua que se realiza en prácticas comerciales de embalaje. El potencial fue expresado como severidad en la enfermedad (porcentaje promedio de superficie afectada) después de un periodo de incubación común de 4 dias a 20° C en una cámara húmeda. La incidencia de la enfermedad aumentó al ser mayor el periodo de inmersión de los tubérculos en agua, al haber mayor población de bacteria en suspensión en agua, al aumentar de presión hidrostática en los tubérculos sumergidos, y al aumentar la concentración de un producto usado para disminuir la tensión superficial (Triton X100) en las suspensiones. Una muestra de tubérculos de diferentes lotes fue humedecida uniformente con agua y luego incubada para determinar un nivel base de severidad de la enfermedad. La severidad de la enfermedad de tubérculos de la variedad Russet Burbank provenientes de un almacén comercial aumentó del nivel base de 8% a 76% cuando los tubérculos fueron sumergidos en 5 × 106 unidades formadoras de colonia (cfu)/ml deErwinia carotovora (Ecc) × 64 min previo a la incubación. La severidad de la enfermedad fue 64% cuando los tubérculos fueron sumergidos a una suspensión similar por sólo 0.1 min, pero una presión hidrostática de 230 cm de agua. Valores de severidad 4 a 5 veces mayores que los niveles de los testigos (de acuerdo a la inmersión de agua) resultaron de una inmersión por 5 min en 5 × 103 cfu/ml con presión hidrostática de 5, 180 y 360 cm. Un aumento de severidad en 20 veces ocurrió cuando tubérculos de la variedad Red LaSoda fueron sumergidos brevemente (menos de 5 segundos) en 5 × 106 cfu/ml. Al lavar esos tubérculos con agua después de la inoculación, pero antes de la incubación, no afectó el desarrollo subsecuente de la enfermedad. Así, el alto potencial de pudrición blanda causada porErwinia en tubérculos que han sido transportados y lavados con agua contaminada no puede ser reducido por lavados con agua limpia.