Paul H. Orr

Influence of potato specific gravity on yield and oil content of chips

Tubers from bulk samples of Norchip potatoes were separated into specific gravity groups by weighing each tuber in air and then in water. Forty-nine chipping samples were assembled according to specific gravity from the segregated tubers (1.060 to 1.110 specific gravity). Chip yield increased and chip oil content decreased linearly through a specific gravity of 1.110. The contribution of specific gravity to chip yield was demonstrated by expressing chip yeild on a zero percent oil basis. For all lots of Norchips tested, the specific gravity distribution was similar, and all standard deviations (s) were the same (0.0064). Using s, a table of tolerances was compiled for estimation of the appropriate sample size for routine specific gravity determinations.ResumenTubérculos de muestras a granel de papas Norchip fueron separadas en grupos, en base a gravedad específica pesando cada tubérculo en aire y luego en agua. Cuarenta y nueve muestras chip fueron montadas de acuerdo a gravedad específica de los tubérculos segregados (1.060 a 1.110 de gravedad especifica).El rendimiento para chip aumentó y el contenido de aceite disminuyó linealmente hacia 1.110 de gravedad específica.La contribución de la gravedad específica al rendimiento en chip fue demostrada expresando el rendimiento chip en base a cero por ciento de aceite.Para todos los lotes de Norchip probados la distributión de la gravedad específica fue similar y todas las desviaciones standard (S) fueron las mimas (0, 0064).Usando S, una tabla de tolerancia fue recopilada para la estimación del tomaño de muestra apropiado para determinaciones rutinarias de gravedad específica.

Influence of potato storage and handling stress on sugars, chip quality and integrity of the starch (amyloplast) membrane

Mechanical handling of Norchip (cv.) potatoes resulted in sucrose concentrations that exceeded 1% (fresh wt basis) 10 days after treatment. More than 65% of the maximal sugar accumulation occurred within 5 days of handling. Potatoes increased in their ability to produce sucrose as storagetime increased. Sucrose accumulation in response to handling stress was not mediated via gross physical disruption of the amyloplast membrane. Electron micrographs indicated that starch granules of both handled and control potatoes were surrounded by intact and continuous plastid (amyloplast) membranes throughout the major portion (1 to 8 months) of the storage season (8.9 C). Glucose levels did not increase at a similar rate compared to changes in sucrose concentration. Results suggest that the majority of the sucrose, which occurred during storage and/or handling stress, was not efficiently converted to reducing sugars via the enzyme invertase.Sucrose and glucose concentrations in all potatoes began to increase and chip color darkened as tubers senesced (9 to 10 months storage). Examination of electron micrographs during this storage period revealed that the bi-layers of the amyloplast membrane were separating. The mechanical handling of senescing potatoes (10 months in storage) resulted in a shift of the plastid membrane to a more disrupted state over that noted in the control.The variation in chip color induced by handling and/or storage time in Norchip potatoes was closely associated with the variation in glucose content (r = 0.953).ResumenLas micrografías electrónicas han indicado que los gránulos de almidón, tanto de los tubérculos de papa manipulados como de aquellos en el testigo, se encuentran circundados por las membranas de los plástidos (amiloplastos), intactas y contínuas, a través de la mayor parte (1 a 8 meses) de la temporada de almacenamiento (8.9 C). La sucrosa aumentó marcádamente cuando papas del cultivar Norchip fueron expuestas al expuestas al estrés a la manipulación. El manipuleo mecánico provocó que los valores de sucrosa excedieran el 1% (en base a peso fresco) 10 días después del tratamiento. Más del 65% de la máxima acumulación de azúcar ocurrió dentro de 5 días de manipulación. Conforme los tubérculos envejecen en el almacenamiento, su capacidad para producir sucrosa, en respuesta al estrés a la manipulación, aumenta. El mecanismo por el cual la sucrosa aumenta, debido a la manipulación no fue mediatizado por la fuerte desorganización física de la membrana de los amiloplastos. El incremento en la concentración de sucrosa no estuvo acompañado por un aumento proporcional en glucosa. Los resultados sugieren que la mayor parte de la sucrosa que se produce a continuación del envejecimiento, y lo estrés al manipuleo, queda aislado es un compartimiento celular protegido de la acción de la invertasa.Las concentraciones de sucrosa y glucosa en los tubérculos no manipulados empezaron a aumentar, y el color de las papas fritas a la inglesa a obscurecer, conforme empezó el envejecimiento de los tubérculos (9 a 10 meses de almacenamiento). El examen de la micrografías electrónicas durante este período de envejecimiento reveló que las 2 capas de las membranas de los amiloplastos estaban separándose. El manipuleo de los tubérculos que ya presentaban endulzamiento por envejecimiento provocó que las membranas de los amiloplastos aceleran su tasa de desorganización. La variación en color, de las papas fritas a la inglesa, inducida por el manipuleo y/o el estrés al envejecimiento, en las papas Norchip, estuvo asociada, principalmente, con la variación en el contenido de glucosa (r = 0,953).

Russet Norkotah: A new russet-skinned potato cultivar with wide adaptation

Russet Norkotah is a long, smooth, shallow-eyed, russet-skinned potato cultivar with wide adaptation. It has a smooth golden russet-skin and produces a high percent of medium sized U.S. No. 1 tubers that are good count-carton size.CompendioRusset Norkotah es un cultivar de papa de amplia adaptación, con tubérculos de forma alargada, ojos superficiales y cubierta lisa de color rojizo. Tiene la cáscara de un tinte rojizo dorado y produce un alto porcentaje de tubérculos US No. 1 de tamaño mediano, apropiados para embalaje reducido.

Porometric measurements indicate wound severity and tuber maturity affect the early stages of wound-healing

We demonstrated that porometrically derived wound-healing profiles of whole tubers were greatly affected by the depth or severity of the wound. A rapid decrease in water vapor conductance was detected during the first 24 h of healing after mature, whole tubers were wounded by tangentially cutting into the cortex. The rapid decline in vapor conductance, indicating deposition of soluble waxes, was not concurrent with detectable deposition of polymeric phenolic or polymeric aliphatic components of the suberin polyester; instead these polymerized components were detected after vapor conductance decreased by approximately 80% and was nearly stable. The rate of decline of vapor conductance of wound-healing tubers was hormonally hastened with abscisic acid treatments. Although deeper tangential wounds (3.0 mm) had slower initial rates of wound-healing than did shallow wounds (0.75 mm) through tuber growth and maturation, the ability to wound-heal more rapidly increased as the tubers matured in the field. The vapor conductance of wound healing tubers declined in a log-linear fashion during the first 1 to 3 days after wounding depending upon tuber maturity and genotype.CompendioSe demostró que los perfiles de cicatrización de las heridas de tubérculos enteros, obtenidos porométricamente, fueron mayormente afectados por la profundidad o severidad de las heridas. Se detecto una reducción rápida en la cunductancia del vapor de agua durante las primeras 24 horas de cicatrización después que se produjeran heridas en tubérculos maduros enteros, cortándolos tangencialmente en la corteza. La rápida reducción en la conductancia del vapor, indicando el deposito de substancias cerosas solubles, no fue concurrente con los depósitos detectables de componentes fenólicos o alifásicos polímeros del poliester de la suberina; en lugar de ello, estos componentes polímeros fueron detectados después que la conductancia del vapor disminuyó en aproximadamente 80% y se mantuvo casi estable. La tasa de disminución de la conductancia del vapor de los tubérculos cuyas heridas estaban cicatrizando fue acelerada hormonalmente con tratamientos de ácido abscísico. No obstante que las heridas tangenciales más profundas (3.0 mm) tuvieron tasas iniciales de cicatrización más lentas que las heridas superficiales (0.75 mm) durante el crecimiento y maduración de los tubérculos, la capacidad de cicatrizar más rápido se incrementó conforme los tubérculos maduraron en el campo. La conductancia del vapor de los tubérculos en cicatrización disminuyó de manera logaritmicolineal durante los tres primeros días después de producida la herida dependiendo de la madurez del tubérculo y del genotipo.

Techniques for detecting and measuring developmental and maturational changes in tuber native periderm

We developed a technique to quantitate native periderm permeability during tuber growth and maturation by porometrically determining vapor conductances. We also describe a simple, inexpensive means of determining the corresponding weight per unit area of suberized phellem cells (skin) in native periderm during tuber growth and maturation as a means of assessing the developmental status of native periderm. The porometric technique is very sensitive and rapid. Porometrically derived vapor conductances of mature native periderms were measured without difficulty, and native periderms were found to release ~0.005 moles of water vapor/meter2 native periderm surface/sec. into a dry test atmosphere. Immature native periderm released up to 28 times more water vapor than mature periderm even though the phellem cells were histochemically determined to possess both major components of suberin. We demonstrated use of the porometric technique by determining maturational changes in periderm permeability of growing/immature tubers and mature tubers at harvest. The technique revealed that the native periderm of Russet Burbank tubers was more permeable and had the potential to lose more water vapor, until becoming permeably mature, than Norchip or Norland tubers harvested on the same dates. The dry weight of the skin (phellem tissue) of native periderm (mg/ cm2) for all three cultivars increased during tuber growth, but plateaued to a relatively constant level, or slightly declined, while plants were still alive during the latter period of tuber growth. During this period, periderm vameable conductances were undergoing substantial declines. Comparison of skin dry weights of immature tubers indicated that stem end regions of tubers were developmentally ahead of equatorial and bud end regions; this difference decreased as the tubers matured at harvest time and was less apparent with some cultivars.CompendioSe ha desarrollado una técnica para cuantificar la permeabilidad del peridermo durante el crecimiento y la maduración del tubérculo por la determinación porométrica de las conductancias del vapor. Se describe también un medio simple y de bajo costo para determinar el peso correspondiente por unidad de área de células suberificadas del felógeno (piel) del peridermo original durante el crecimiento y la maduración como un medio para determinar el estado de desarrollo del peridermo original. La técnica porométrica es muy sensible y rápida. Las conductancias del vapor, obtenidas porométricamente, de los peridermos originales maduros se midieron sin dificultades y se encontró que el peridermo original liberaba ~0.005 moles de vapor de agua/m2 de superficie de peridermo original/ segundo en una atmósfera seca de prueba. El peridermo original inmaduro libera hasta 28 veces más vapor de agua que el peridermo maduro aunque sin embargo, se determinó histoquímicamente que las células del felógeno poseían los dos componentes principales de la suberina. Se demuestra la utilidad de la técnica porométrica determinando los cambios por la maduración en la permeabilidad del peridermo de tubérculos en crecimiento/inmaduros y en tubérculos maduros al momento de la cosecha. La técnica reveló que el peridermo original de los tubérculos de Russet Burbank era más permeable y tenía el potencial para perder más vapor de agua, hasta volverse maduro permeablemente, que los tubérculos de Norchip o Norland cosechados en las mismas fechas. El peso seco de la piel (felógeno) del peridermo original (mg/cm2) para los tres cultivares se incrementó durante el crecimiento del tubérculo, pero se mantuvo a un nivel relativamente constante o declinó ligeramente, mientras las plantas estaban aún vivas durante el último periodo de crecimiento del tubérculo. Durente este periodo, las conductancias del vapor del peridermo empezaron a declinar substancialmente. La comparación de los pesos secos de la piel de los tubérculos inmaduros indicó que el desarrollo de la zona de los extremos basales de los tubérculos estaba más adelantado que el de las zonas ecuatorial y apical; esta diferencia disminuyó conforme los tubérculos maduraron al momento de la cosecha y fue menos aparente con algunos cultivares.

Determining the feasibility of measuring genotypic differences in skin-Set

Replicated experiments with various potato cultivars having diverse tuber skin types demonstrated that the Halderson periderm shear tester was sufficiently sensitive to measure genotypic and phenotypic differences in skin-set (periderm maturity). All genotypes had lower skin-set readings at the bud end of the tuber compared to the equatorial region and stem end. The technique employed with the shear tester objectively resolved genotypic differences in the developmental time courses for skin-set and clearly showed that the periderm of Russet Burbank tubers matured more rapidly than the periderm of other cultivars with smooth skin types. However, a consistent relationship between periderm weight and skin-set could not be established. In postharvest experiments designed to describe the phenotypic effect of temperature and relative humidity on tuber periderm maturation, we found that high relative humidity retarded the development of skin-set. The ability to detect genotypic and phenotypic differences with this technique for measuring skin-set indicates that it is feasible to further develop a standardized procedure suitable for testing diverse skin types in breeding and certified seed programs as well as for use by growers of table stock, seed, and chipping potatoes.CompendioExperimentes con repeticiones, con varios cultivares de papa con tubérculos de diversos tipos de piel, demostraron que el probador Halderson de corte de periderma era suficientemente sensible para medir las diferencias genotípicas y fenotípicas en el establecimiento de la piel (madurez del periderma). Todos los genotipos tuvieron lecturas menores de establecimiento de la piel en el extremo apical del tubérculo en comparación con la región ecuatorial y el extremo basal. La técnica empleada con el probador de corte resolvió objetivamente las diferencias genotípicas en los periodos de desarrollo para el establecimiento de la piel y mostró claramente que el periderma de los tubérculos de Russet Burbank madura más rápidamente que el periderma de otros cultivares con tipos lisos de piel. Sin embargo, no se pudo establecer una relatión consistente entre el peso del periderma y el establecimiento de la piel. En experimentos de poscosecha, diseñados para describir el efecto fenotípico de la temperatura y de la humedad relativa sobre la maduración del periderma del tubérculo, se encontró que una alta humedad relativa retarda el desarrollo del establecimiento de la piel. La capacidad para detectar las diferencias genotípicas y fenotípicas con esta técnica, para medir el establecimiento de la piel, indica que es factible desarrollar en el futuro un procedimiento estándar apropiado para probar diversos tipos de piel en los programas de mejoramiento y certificatión de semilla al igual que para su utilizatión por los productores de papa para consumo directo, semilla y papas fritas a la inglesa.

Tuber yield, soft rot resistance, bruising resistance and processing quality in a population of potato (cv. crystal) somaclones

Several important postharvest characteristics were evaluated in protoplast-derived somaclones after two consecutive growing seasons (1987, 1988). None of the somaclones had tuber yields significantly greater than the protoplast donor Crystal mother clone (MC), however, 8 of 37 clones had significantly lower yields. Of the 25 somaclones selected forErwinia soft rot resistance testing, 1 clone demonstrated significantly elevated resistance to soft rot while 12 clones were found to be significantly more susceptible relative to MC. Over half (20) of the 33 somaclones tested showed significant improvement in resistance to tuber bruising while only a single clone was more susceptible than MC. Based upon Agtron color analysis, 5 somaclones showed significantly enhanced chip color when processed directly out of cold storage (6 C). Six clones had significantly improved chip color after a reconditioning period (20 C). Four of the clones with significantly better cold processing characteristics were also among the 6 with significantly enhanced processing quality after reconditioning. Some clones showed improvement in two or more characteristics. Clone 72–93 had significantly elevated resistance to both bacterial soft rot and tuber bruising while the bruise resistant clones 74-14, 71-41, 71-18 and 71-2 demonstrated significant improvement in both cold and reconditioned processing characteristics.

Amino acid composition of freshly harvested and stored potatoes

Total amino acid contents of several important U.S. potato cultivars grown in Maine, Idaho and The Red River Valley are listed along with nitrogen content. Differences in amino acid content among cultivars were roughly proportional to differences in total nitrogen. The effect of storage on amino acids in two cultivars was minor. The limiting essential amino acids compared to egg were MET and the sulphur amino acids.ResumenSe presentan los contenidos de nitrógeno y del total de amino acidos de varios cultivares de papa importantes para los Estados Unidos, y cultivados en Maine, Idaho y el Red River Valley. Las diferencias en el contendio de amino acidos entre cultivares fue aproximadamente proporcional a las diferencias en el contenido de nitrógeno total. El efecto del almacenamiento sobre el contenido de amino acidos en dos cultivares fue pequeño. Los amino acidos esenciales más limitantes, comparados con los del huevo, fueron la mentionina y los otros aminos acidos asufrados.

Quality-Testing facilities for grower use at the potato research laboratory

SummaryFacilities, including specially designed and fabricated equipment for quality testing are available at the Potato Research Laboratory for potato growers, storage operators, and others in the potato industry to conduct their own specific gravity determinations and chipping tests. Instructions, complete with illustrations, are posted so that those interested can conduct these evaluations at their convenience. These testing facilities have been used extensively by potato growers and others in the industry.

Cellular changes and physiological responses to tuber pressure-bruising

Tubers located at lower depths in bins of stored potatoes suffer from pressure-bruising which often develops into an internal grayish or blackspot-like defect. However, little is known about key physiological and cellular changes that constitute pressure-bruising and resulting defects that degrade potato marketability and profits. We determined the changes in periderm water vapor permeability and some of the changes in cellular integrity that may occur in pressure-bruised areas compared to non-pressure-bruised areas of tubers after eight months of storage. Porometric measurements of pressure-bruised areas revealed elevated water vapor loss, which is conducive to blackspot formation, even though there were no apparent breaks in the periderm of pressure-bruised areas. Pressurebruised areas did not appear to readily wound-heal, because the elevated water vapor loss was shown to continue, without decline, when the tubers were porometrically measured again 4 days after removal from the pressure-bruising environment. Analysis of changes in cellular integrity of pressure-bruised regions showed that the tough, rigid cells of the suberized phellem could be damaged or completely flattened by this form of stress. A layer of what appeared to be crushed cells was often detected beneath the pressure-bruised, but partially intact, phellem. Autofluorescence of the crushed layer appeared to be derived from cell walls of collapsed phelloderm cells, starch granules of neighboring cells and material accumulated as a physiological response to the cellular damage incurred from pressure-bruising. These results help explain why the blackspot-like defect sometimes occurs at pressure-bruise sites.CompendioLos tubérculos situados a mayores profundidades en cajones de papas almacenadas sufren daños por efecto de la presión, los cuales a menudo se presentan en forma de manchas internas negras o grisáceas. Sin embargo, se conoce poco acerca de los cambios fisiológicos y celulares clave involucrados en los daños por efecto de la presión y los defectos resultantes, que disminuyen la calidad de comercialización y las ganancias en papa. Hemos determinado los cambios en la permeabilidad del vapor de agua del peridermo y algunos cambios en la integridad celular que se pueden presentar en las áreas dañadas por efecto de la presión, en comparación con los tubérculos que no están bajo presión, después de ocho meses de almacenamiento. Las mediciones porométricas de las áreas dañadas por efecto de la presión revelaron un aumento en la pérdida de vapor de agua, lo que conduce a la formación de manchas negras, aun cuando no hay ruptura aparente del peridermo en tales áreas. Parece que las áreas bajo presión no cicatrizan, porque se demostró que la elevada pérdida de vapor de agua no disminuyó cuando los tubérculos fueron medidos porométricamente después de cuatro semanas de haber sido retirados del ambiente bajo presión. El análisis de los cambios en la integridad celular de las regiones dañadas por efecto de la presión demostró que las células rígidas y resistentes del tejido suberoso podían ser dañadas o aplanadas completamente por esta forma de estrés. Una capa de lo que parecían ser células trituradas se detectó con frecuencia bajo el tejido suberoso sometido a presión, pero parcialmente intacto. La autofluorescencia de la capa triturada parece haberse derivado de las paredes celulares de las células suberosas colapsadas, de gránulos de almidón de las células vecinas y de material acumulado como respuesta fisiológica al daño celular por efecto de la presión. Estos resultados ayudan a explicar por qué la mancha negra se presenta algunas veces en los sitios dañados por efecto de la presión.