Genetic and Environmental Factors Contributing to Reproductive Success and Failure in Potato

Abstract

The foundation of potato (Solanum tuberosum) breeding and the development of new potato varieties is the crossing of parents to produce seeds that contain new combinations of alleles that may be superior to those in either parent. In this review, we begin by highlighting a signature problem of potato breeding, the widespread lack of fertility observed in many lines. We summarize normal development of male and female reproductive structures, fertilization and embryo growth. Various manifestations of male and female sterility are then described. These include defects of meiosis and mitosis, bud abscission, competition between reproductive structures and tubers for resources, and cytoplasmic male sterility. Effects of environmental determinants, such as temperature and light intensity, on fertility are discussed. Finally, suggested best practices that promote fertility are provided as a guide for those conducting breeding and genetics work with potato.

Converting Hybrid Potato Breeding Science into Practice

“…For successful hybrid breeding, fertile, vigorous and homozygous inbred lines are needed. Both male and female sterility occur commonly in diploid potato germplasm [ 6 ]. In Lindhout et al, an overview of the initial genetic resources with which Solynta’s breeding program started, is described [ 7 ].…”

Selección de parentales para obtención acelerada de variedades de patata (Solanum tuberosum L.) con aptitud para procesamiento industrial mediante la aplicación de un modelo genético dialélico

“…Así se ha encontrado una correlación negativa entre la producción de tubérculos y la de flores, ya que el desarrollo de ambos depende totalmente de la disponibilidad de fotosintatos. Cuando la señal que induce la iniciación de los tubérculos se activa, la cantidad de fotosintatos y nutrientes que llega a las flores disminuye, por lo que se producen menos flores (Bethke and Jansky, 2021). La incidencia de la luz y el fotoperiodo también son factores clave para una buena floración y cuajado.…”

“…El fotoperiodo afecta también a la producción de flores, se ha demostrado que el día largo la incrementa, mientras con fotoperiodo de día corto, dependiendo de genotipos, puede que la planta no florezca. La intensidad de la luz desde antes del inicio de la floración afecta también a su desarrollo, mejorando la cantidad de flores producidas cuanto mayor es la intensidad (Bethke and Jansky, 2021). Curiosamente el fotoperiodo parece afectar también al desarrollo de las flores, ya que cuanto más largo es el día, menos abscisión de flores se produce, siendo mayor el número de bayas producidas y también mayor el peso de las semillas.…”

“…Curiosamente el fotoperiodo parece afectar también al desarrollo de las flores, ya que cuanto más largo es el día, menos abscisión de flores se produce, siendo mayor el número de bayas producidas y también mayor el peso de las semillas. El fotoperiodo no parece afectar de forma sustancial sin embargo a la fertilidad del polen (Bethke and Jansky, 2021).…”

“…De aquí surgen las razones por las que en la práctica de la mejora genética se hayan buscado estrategias para asegurar y mejorar la obtención de flores, bayas y semillas en los cruzamientos dirigidos: plantación de los tubérculos de los progenitores a partir de los días anteriores a la Navidad para aprovechar el incremento diario de horas de luz en el momento de la floración y suplementar con luz artificial los días cortos (Bethke and Jansky, 2021), retirada de los tubérculos incipientes durante todo el periodo de cultivo de los parentales (Caligari, 1992), mantenimiento del espacio de cultivo de parentales a una temperatura que no supere los 21ºC durante un periodo largo de tiempo.…”