Auxin Modulates Gibberellin-Induced Effects on Growth, Yield, and Raw Product Recovery for Frozen Processing in Potato (Solanum tuberosum L.)

Abstract

Tuber shape phenotype is an important determinant of raw product (≥7.6-cm-long French fries) recovery for frozen processing. Tuber length-to-width (L/W) ratios ≥1.8 translate to maximum yield of raw product; however, some cultivars produce tubers with much lower L/W ratios. While gibberellin (GA) can be used to elongate tubers, it also decreases tuber size and can thereby attenuate raw product recovery. We investigated the utility of GA and naphthaleneacetic acid (NAA) combination treatments for modifying tuber set, size, and shape to increase yield of raw product from ‘Payette Russet’ and ‘Alturas’; two late-season frozen-processing cultivars that often produce tubers with undesirably low L/W ratios. Models describing L/W ratio and fry yield by tuber size class were developed to translate total U.S. No. 1 tuber yields (>113 g) into yield of raw product. Increases in the L/W ratios of 113–284-g tubers had a greater effect on recovery of French fries (% fresh wt) than for tubers >284 g. Undersize (<113 g) and oversize (>340 g) tubers yielded 0 and 96% fries, respectively, regardless of L/W ratio. GA applied as a seed treatment effectively hastened emergence and altered tuber shape by increasing the L/W ratios of ‘Alturas’ and ‘Payette Russet’ tubers, enhancing total fry yield for the 113–340-g tubers by 24–46%, depending on concentration and application technique (dip, spray, in-furrow). However, GA also decreased apical dominance and shifted tuber size distribution away from >284-g tubers toward higher yields of <170-g tubers, erasing the gains in fry yield when all size classes (>113 g) were considered. When combined with GA, NAA maintained apical dominance, attenuated the shift in tuber size distribution, had no effect on the GA-induced increase in tuber L/W ratio, and only partly moderated the GA-induced stimulation of plant emergence. Raw product yield from ‘Payette Russet’ increased 12–39% in spray application trials by using NAA to confine the effect of GA to tuber shape and limit the loss of U.S. No. 1 tubers to undersize. Increases in tuber L/W ratio with GA/NAA seed treatments translated to increased yield of fries only when the relative concentrations were adjusted to minimize loss of >284-g tubers and gain in undersize tubers, as dictated by cultivar sensitivity to GA. ‘Alturas’ was less sensitive to GA than ‘Payette Russet’ for shifts in tuber size distribution but not shape, resulting in 17% increase in raw product with GA alone in pre-plant seed spray application studies. GA/NAA combination treatments provide an effective approach to manipulate tuber size distribution and enhance the yield of raw product for frozen processing in cultivars with a rounder tuber shape phenotype.

Resumen

El fenotipo de la forma del tubérculo es un factor determinante importante en la recuperación del producto crudo ((≥7.6 cm de largo para papas a la francesa) para procesamiento en congelado. Las proporciones de largo-ancho del tubérculo (L/W) de ≥1.8 se traducen en un rendimiento máximo del producto crudo; no obstante, algunas variedades producen tubérculos con mucho más bajas proporciones. Mientras que la giberelina (GA) puede usarse para alargar los tubérculos, también disminuye su tamaño y puede, en consecuencia, atenuar la recuperación del producto crudo. Nosotros investigamos la utilidad de los tratamientos de la combinación del GA y del ácido naftalenacético (NAA) para modificar la tuberización, el tamaño y la forma, para aumentar el rendimiento del producto crudo de ‘Payette Russet’ y ‘Alturas’, dos variedades tardías para procesamiento de congelado que con frecuencia producen tubérculos con bajas proporciones L/W indeseables. Se desarrollaron modelos que describían la proporción L/W y rendimiento en fritura por clase de tamaño de tubérculo para traducir rendimientos totales de U.S. 1 (>113 g) a rendimiento de producto crudo. Los aumentos en las proporciones L/W de tubérculos de 113–284 g tuvieron un efecto mayor en la recuperación de papas francesas (% peso fresco) que para tubérculos >284 g. Los tubérculos de pesos más bajos (<113 g) y más altos (>340 g) rindieron 0 y 96% de papas fritas, respectivamente, independientemente de la proporción L/W. El GA aplicado como tratamiento a la semilla apresuró la emergencia y alteró la forma del tubérculo mediante el aumento de las proporciones L/W de tubérculos de “Alturas” y Payette Russet”, mejorando el rendimiento total de freído para los tubérculos de 113–340 g en un 24–46%, dependiendo de la concentración y la técnica de aplicación (inmersión, aspersión, en el surco). No obstante, el GA también disminuyó la dominancia apical y cambió la distribución del tamaño del tubérculo lejos de >284 g hacia rendimientos más altos de <170 g, borrando las ganancias en rendimiento de freído cuando se consideraron todas las clases de tamaño (>113 g). Cuando se combinó con GA, el NAA mantuvo la dominancia apical, atenuó el giro de la distribución del tamaño de tubérculo, no tuvo efecto en el aumento inducido por el GA de la proporción L/W de tubérculo, y solo moderó parcialmente la estimulación inducida por el GA de la emergencia de la planta. El rendimiento del producto crudo de “Payette Russet” aumentó del 12 al 39% en los ensayos de aplicación por aspersión mediante el uso del NAA para confinar el efecto del GA a la forma del tubérculo y limitar la pérdida de los tubérculos U.S. 1 a un tamaño menor. Los aumentos de la proporción L/W del tubérculo con tratamientos a la semilla con GA/NAA se tradujeron en un aumento del rendimiento de papas fritas solo cuando las concentraciones relativas se ajustaron para minimizar la pérdida de tubérculos de >284 g y ganar en tubérculos más pequeños, como se dictó por la sensibilidad de la variedad al GA. “Alturas” fue menos sensible al GA que “Payette Russet” respecto a los giros en la distribución del tamaño de los tubérculos, pero no en forma, resultando en un 17% de aumento en producto crudo con GA como producto único, en estudios de aplicación por aspersión en semilla previa a la siembra. Los tratamientos de la combinación GA/NAA, proporcionan un enfoque efectivo para manipular la distribución del tamaño del tubérculo y aumentar el rendimiento del producto crudo para procesamiento de congelado en variedades con fenotipos de forma de tubérculo más redonda.