Crop Physiology in Sugar beet:
Sugar backflow
Pierdomenico Perata
Sucrose %
Sugar backflow
17
16
15
14
13
12
AUGUST
SEPTEMBER OCTOBER
Sugar backflow
Center
North
Fonte:
Data: 2001
CONSORZIO NAZIONALE BIETICOLTORI
1
RETROGRADAZIONE
Sugar backflow
Center
North
Fonte:
Data: 2002
CONSORZIO NAZIONALE BIETICOLTORI
PRICE
Sugar backflow
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
SUCROSE CONCENTRATION
What is responsible for the
sucrose backflow?
CERCOSPORIOSIS
RIZOMANIA
Environmental STRESS
EXCESSIVE LEAF GROWTH
NITROGEN
2
COSA CAUSA LA
RETROGRADAZIONE?
CERCOSPORIOSIS
RIZOMANIA
ENVIRONMENTAL
STRESSES
NEW LEAVES
PRODUCED
NITROGEN
DOES NEW LEAVES PRODUCTION AFFECT
SUGAR LEVEL IN THE ROOT?
IRRIGATION +N
LAI
LAI
NO IRRIGATION NO N
LAI2
LAI2
T ER
E Y
Y
US B
A UN UL UG EM
M
J
J
A PT
SE
M
A
Y
JU
N
T ER
E Y
US MB
G
L
JU AU PTE
SE
From S. Poggioloni, Agronomica N.6, 2002
DOES NEW LEAVES PRODUCTION AFFECT
SUGAR LEVEL IN THE ROOT?
sucrose %
16
cv A, N=40
15
cv A, N=120
14
13
cv B, N=40
cv B, N=120
12
LAI2
From S. Poggioloni, Agronomica N.6, 2002
3
Why does new leaves production influences
the sucrose level in the root?
CO2
sucrose
SOURCE-SINK relations
SOURCE
SINK
PHOTOSYNTHESIS
SUCROSE SYNTHESIS
PHLOEM LOADING
PHLOEM UNLOADING
SUCROSE DEGRADATION
SUCROSE SYNTHESIS
SUCROSE ACCUMULATES IN
VACUOLE
PHLOEM LOADING
CELL WALL
MESOPHYLL CELL
COMPANION CELL
PHLOEM
PLASMA MEMB
CELL WALL
PLASMODESMA
4
PHLOEM LOADING
Sucrose transport from SOURCE tissues to SINK
tissues is modulated by the efficiency of loading
and unloading of the phloem
Sucrose loading requires a sucrose transporter
The sucrose transporter is codified by the SUT1
gene
SUT1
is required for sucrose loading
Sucrose flux direction
RO
OT
BA
S
IN AL L
TE
EA
YO RME F
UN DIA
G
T
LE E L
EA
AF
F
Gene expresssion of BvSUT1
Data from open field
experiments
SOURCE TISSUES
5
SUT1
is required for sucrose loading: the
complexity of sucrose fluxes in the plant
If the leaves are damaged this results in a
reduction of source tissues and results in the
production of new leaves using energy deriving
from sucrose stored in the root
SOURCE –SINK relation: suc backflow
Equilibrium between SOURCE & SINK:
sucrose accumulates in the root
Unbalance between SOURCE & SINK:
sucrose backflow from the root to the
young leaves
6
Conclusions
SUCROSE BACKFLOW IN SUGARBEET IS A COMPLEX PROCESS,
INFLUENCED BY THE ENVIRONMENT AND BY AGRONOMICAL
PRACTICES
Suc backflow results from:
LOWER PHOTOSYNTHESIS
NEW LEAVES PRODUCTION
ROOT GROWTH NOT BALANCED WITH SUC IMPORT (DILUTION)
HOW TO SOLVE THIS PROBLEM:
AVOID CERCOSPORIOSIS
AVOID WATER STRESS IN HOT SEASON
LIMIT NITROGEN USE
USE VARIETIES THAT PRODUCE LESS LEAVES
CONTROL LEAF PRODUCTION WITH GROWTH REGULATORS
Sucrose backflow in 2002
Polarizzazione
% Sucrose
14
13.72
13.5
- 10%
13
12.32
12.5
12
11.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
settimane
campagna
Harvest di
weeks
2002: use of growth regulators
Replicates
N°
5
Products
CULTAR
Syngenta
Paclobutrazol
7
10 TEST
GRANIT
Bayer
Mode of action
Inhibitor of GA
synthesis
Dose: l-kg/ha
1
(end of June)
Fungicide
Non in commercio
in Italia
1 (end of June)
+
Bromuconazole
-
-
-
1 (july)
7
2002: use of growth regulators
14
5-Cultar
(paclobutrazolo)
7- Granit
13
12,5
12
1° est.
2° est.
2002: use of growth regulators
CTN 2002 - Means and 95,0 Percent LSD Intervals
Cultar
13,6
Granit
POL
13,2
Averagesuc%
suc%
Average
nord2002
2002
nord
Endof
of
End
september==
september
12,7
12,7
12,8
12,4
Test
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TESI
2002: use of growth regulators
CTN 2002 - Means and 95,0 Percent LSD Intervals
RAD
Roots
(t/ha)
polarizzazione
% sucrose
1-Test
13,5
Cultar
102
Granit
99
96
93
90
87
1
2
3
4
5
6
TESI
7
8
9
10
Test
8
2002: use of growth regulators
CTN 2002 - Means and 95,0 Percent LSD Intervals
Granit
Cultar
3400
PLV
3200
~ 400 €
(+14% ref. Test)
3000
2800
2600
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Test
TESI
2003: suc backflow
Polarizzazione
% Sucrose
17.5
17
16.5
16.84
- 13%
16
15.5
14,68
15
14.5
14
13.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
settimane
campagna
Harvest di
weeks
Polarizzazione
% Sucrose
2004: suc backflow
16.6
16.4
16.2
16
15.8
15.6
15.4
15.2
15
14.8
16,44
-6% ref.
15/sept
15.63
15.46
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
settimane
campagna
Harvest di
weeks
9
2004: GROWTH REGULATORS
Area
Product
1
DE- SPROUT N
N-decanolo
9
FAZOR +
chemical
7+0.25
ETRAVON
Maleic Idrazide
+wetting agent
3
REGALIS
Calcium proesadione
3
4
REGALIS +
FAZOR +
Calcium proesadione +
Maleic Idrazide
+wetting agent
3+7+
0.25
-
-
2
Alfonsine
(RA) e
Montagnana
(PD)
Dose l
kg/ha
Repl
Date of
treatment
30 agosto
1 settembre
(1 solo
trattamento)
ETRAVON
5
TEST
-
2004: GROWTH REGULATORS
•
•
•
Commercial name: DE-SPROUT
Chemical: n-decanolo 79%
Distributed by: AGRICO
•
E’ un fitoregolatore ad azione di contatto, impiegato per il controllo selettivo dei
germogli ascellari, primari e secondari, del tabacco.
Distrugge i tessuti meristematici in rapido accrescimento dei germogli ascellari
della coltura sottoposta a trattamento.
•
N
•
Indicazioni di pericolo: irritante, non classificato
•
Tempo di sicurezza: 7 giorni
2004: GROWTH REGULATORS
•
•
•
Nome commerciale: FAZOR
Principio attivo: idrazide maleica 60%
Distribuito da: AGRIMPORT
•
E’ un fitoregolatore ad azione sistemica per il controllo dei germogli ascellari,
primari e secondari, del tabacco, nonché per il controllo del germogliamento di
cipolla e aglio.
Viene assorbito dalla pianta per via fogliare e traslocato per via linfatica. Nei
germogli inibisce i processi respiratori delle cellule, impedendo così il normale
sviluppo dei germogli.
•
•
Indicazioni di pericolo: non classificato
•
Tempo di sicurezza: non richiesto
10
2004: GROWTH REGULATORS
•
•
•
Nome commerciale: REGALIS
Principio attivo: calcio-proesadione 10%
Distribuito da: BASF
•
E’ un regolatore dello sviluppo vegetativo del melo e del pero.
•
Inibisce alcuni passaggi specifici del processo di biosintesi delle gibberelline, per
cui induce una minor crescita longitudinale delle piante trattate
•
•
Indicazioni di pericolo: non classificato
Tempo di sicurezza: 55 giorni
2004: GROWTH REGULATORS
- 1% su IV Ep.
+ 7% su test
Alfonsine e Montagnana - Interactions and 95,0 Percent LSD Intervals
16,4
Ep_racc
quarta
terza
16
Pol
15,6
15,2
- 6% su IV Ep.
14,8
14,4
14
De-Spr
Faz+Etr
Reg
Rg+Fz+Etr
Test
PRODOTTI
- 4% su IV Ep.
+ 3 % su test
2004: GROWTH REGULATORS
Alfonsine e Montagnana 4a epoca - Interactions and 95,0 Percent LSD Intervals
16,4
VARIETÀ
Dorotea
16
+ 8 % su Sirio
test
solo fitoregolatore
Pol
+ 11% fitoreg.
15,6 +
varietà15,2
14,8
14,4
14
De-Spr
Faz+Etr
Reg
Rg+Fz+Etr
Test
PRODOTTI
11