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S Y M I P T O M I S OF MOLYBDENTUM I D E F I C I E N C Y I N TOB CCOROBERT A . S T E I N B E R G

PLANT I N D U S T R Y S T A T I O N , B E L T S V I L L E , MARYLANDR e c e i v e d J u l y 1 7 , 1 9 5 2

N o r e p o r t o n t h e s y m p t o m s o f m o l y b d e n u m d e f i c i e n c y i n t o b a c c o h a sa p p e a r e d i n t h e l i t e r a t u r e . I t s e e m e d d e s i r a b l e , t h e r e f o r e , t o d e t e r m i n e a n dd e s c r i b e t h e i r n a t u r e s i n c e t h e i n f o r m a t i o n s h o u l d b e o f v a l u e i n m i n e r a ln u t r i t i o n s t u d i e s w i t h t o b a c c o .

P r o d u c t i o n o f m o l y b d e n u m d e f i c i e n c y s y m p t o m s i n C o n n e c t i c u t B r o a d -l e a f t o b a c c o w a s a c c o m p l i s h e d i n w a t e r c u l t u r e s p u r i f i e d b y e i t h e r a m o d i -f i e d c a l c i u m c a r bo n a t e o r 8 - h y d r o x y q u i n o l i n e o x i n e n m e t h o d . T h e t y p e o fe q u i p m e n t a n d f i x e d - c h a r g e t e c h n i q u e h a s b e e n d e s c r i b e d 4 . T h e f e wc h a n g e s m i i a d e f o r m i c r o n u t r i e n t s t u d i e s i n c l u d e d u s e o f n u t r i e n t s o l u t i o np u r i f i c a t i o n , p u r e m i c r o n u t r i e n t s , a n d w a t e r c o n d e n s e d f r o m g r e e n h o u s eh e a t i n g s t e a m i n P y r e x g l s s w r e P y r e x p l a t e s w e r e a l s o s u b s t i t u t e d f o rt h e m a s o n i t e p r e s s b o a r d c o v e r s o f t h e 2 . 5 - g a l l o n c u l t u r e j a r s .

T h e n u t r i e n t s o l u t i o n e m p l o y e d i n t h e c a l c i u m c a r b o n a t e p u r i f i c a t i o ne x p e r i m - i e n t s h a d t h e f o l l o w i n g c o m p o s i t i o n :A . W a t e r 6 0 0 . 0 m l . B . W a t e r 7 5 0 . 0 m l .C a N 0 3 2 4 H20 3 0 0 . 0 g m . K 2 H P O 4 7 5 . 0 g m .M g N 0 3 2 - 6 H20 7 0 . 0 g m i . N H 4 2 S 0 4 1 7 . 5 g m .K2HP04 9 . 0 g m . N H 4 H 2 P O 4 6 . 0 g m i .

N a 2 S s a t u r a t e d 2 d r o p s N a 2 S s a t u r a t e d 2 d r o p sC a C O 3 9 . 0 g m . C a C O 3 6 . 0 g m .T h e s e p a r t i a l s o l u t i o n s w e r e l h e a t e d f o r o n e h o u r a t 1 5 p o u n d s p r e s s u r e ,

s h a k e n t h o r o u g h l y , a n d l e t s t a n d o v e r n i g h t b e f o r e f i l t e r i n g . I t w a s n e c e s -s a r y t o a d d t h e c a l c i u m c a r b o n a t e t o s o l u t i o n A i n t w o p o r t i o n s , h e a t i n ge a c h t i m e i n o r d e r t o a p p r o a c h n e u t r a l i t y . I n o n e r u n , f o r e x a m p l e , t h ef i n a l pH o f s o l u t i o n A w a s 7 . 1 2 a n d t h a t o f s o l u t i o n B w a s 6 . 9 7 . G a s e o u sa m m o n i a w a s l i b e r a t e d f r o m s o l u t i o n B d u r i n g t r e a t m n e n t . The f i l t e r e d s o l u -t i o n s w e r e e a c h d i l u t e d t o o n e l i t e r . F i v e m i l l i l i t e r s o f e a c h w e r e a d d e d f o re v e r y 9 9 0 m l . o f w a t e r i n t h e c u l t u r e j a r s . A v e r y h e a v y p r e c i p i t a t e w a sf o r m e d o n n a i x i n g .

T h e m e t h o d f o l l o w e d i n p u r i f i c a t i o n w i t h o x i n e w a s l a r g e l y t h a t o fH E W I T T a n d J O N E S 3 . S o l u t i o n A h a d t h e f o l l o w i ng c o m p o s i t i o n : W a t e r ,5 0 0 . 0 m - l . ; Ca N O 3 2 4 H 2 0 , 1 5 0 . 0 g m . ; N g (NO) 2 6 H 2 O , 3 5 . 0 g i n . S o l u -t i o n B h a d t h e f o l l o w i n g c o m p o s i t i o n : W a t e r , 5 0 0 . 0 m l . ; KH2PO4, 3 0 . 0 g m . ; N H 4 2 S O 2 , 1 0 . 0 g m .

E a c h w a s a c i d i f i e d t o pH 1 . 5 w i t h c o n c e n t r a t e d h y d r o c h l o r i c a c i d , 6 0 m g .o f i r o n a s f e r r i c c h l o r i d e w e r e a d d e d , t h e n 2 4 m l . o f o x i n e s o l u t i o n , a n df i n a l l y o n e n o r m a l KOH g r a d u a l l y w i t h s t i r r i n g t o pH 5 . 0 . T h e o x i n e s o l u -t i o n c o n s i s t e d o f o n e g r a m o f o x i n e d is so l v e d i n 2 . 4 m l . o f g l a c i a l a c e t i c a c i d3 1 9

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P L A N T P H Y S I O L O G Ya n d d i l u t e d t o 8 0 m l . T h e q u a n t i t y o f o x i n e a d d e d w a s i n s u f f i c i e n t t o r e -move a l l i r o n . T h e h e a v y b l a c k p r e c i p i t a t e w a s f i l t e r e d o f f a f t e r s t a n d i n go v e r n i g h t a n d e a c h s o l u t i o n d i l u t e d t o o n e l i t e r . C h l o r o f o r m e x t r a c t i o n o fr e s i d u a l o x i n e w a s o m i t t e d . Ten m i l l i l i t e r s o f e a c h s o l u t i o n t o g e t h e r w i t h0 . 4 m l . o f 1 N o f K2CO3 w e r e a d d e d f o r e v e r y 9 8 0 m l . o f w a t e r i n t h e c u l t u r ej a r s . A s l i g h t p r e c i p i t a t e w a s f o r m e d o n m i x i n g .

T h e m i c r o n u t r i e n t s a l t s w e r e t h e p u r e s t c h l o r i d e s a v a i l a b l e a n d b o r i ca c i d . T h e c o n c e n t r a t i o n s e m p l o y e d w e r e F e , 1 0 . 0 ; Z n , 0 . 2 0 ; C u , 0 . 0 5 ; M n ,0 . 6 5 ; B , 0 . 3 5 , a n d M o , 0 . 0 5 p . p . m . T h e s e q u a n t i t i e s w e r e s u f f i c i e n t t o p r o -d u c e p l a n t s w e i g h i n g a b o u t 6 0 g m . a i r - d r i e d a t f l o w e r i n g d u r i n g f a l l a n dw e i g h i n g a b o u t 1 5 0 g m . d u r i n g s p r i n g . P l a n t s g r o w n i n t h e s p r i n g u s u a l l yd i s p l a y e d s l i g h t s y m p t o m s o f i r o n a n d n i t r o g e n d e f i c i e n c y i f h a r v e s t w a sd e l a y e d t o o l o n g a f t e r f l o w e r i n g . I n i t i a l a c i d i t i e s o f t h e c a r b o n a t e p u r i f i e dc o n t r o l s a f t e r a d d i t i o n o f m i c r o n u t r i e n t s a p p r o x i m a t e d pH 5 . 8 ; a n d t h o s e o fo x i n e p u r i f i e d c o n t r o l s w e r e a b o u t pH 5 . 4 . F i n a l a c i d i t i e s a t h a r v e s t w e r ea b o u t pH 6 . 5 a n d 7 . 0 , r e s p e c t i v e l y .

T h e f i r s t i n d i c a t i o n o f m o l y b d e n u m d e f i c i e n c y w a s a s a v o y i n g a n d m o t -t l i n g o f l a m i n a i n m i d l e a v e s a b o u t 2 4 d a y s a f t e r t h e s e e d l i n g s w e r e p l a c e di n t h e s o l u t i o n s . B e n d i n g a n d t w i s t i n g o f t h e l e a f l a m i n a w e r e u s u a l l yp r e s e n t a n d w e r e f o l l o w e d b y t h e a p p e a r a n c e o f s m a l l i n t e r v e i n a l n e c r o t i ca r e a s t h a t g r a d u a l l y e n l a r g e d u n t i l t h e e n t i r e l e a f w a s w i t h e r e d . L e a fw i t h e r i n g w a s f r e q u e n t l y m a r g i n a l a t t h e s t a r t . T h e s e s y m p t o m s g r a d u a l l ys p r e a d t o o t h e r l e a v e s u n t i l a l m o s t a l l b e c a m e i n v o l v e d . T h e m o l y b d e n u md e f i c i e n c y a c h i e v e d w a s i n s u f f i c i e n t t o c a u s e m o r e t h a n a w e e k o f d e l a y i nb l o s s o m i n g a n d a n a p p r o x i m a t e l y 3 5 l o s s i n t o t a l d r y w e i g h t . W h e r e a sh e i g h t o f c o n t r o l s a v e r a g e d 7 0 i n c h e s , t h a t o f a d e f i c i e n t p l a n t w a s a b o u t5 5 i n c h e s . T h e s e s y m p t o m s w e r e q u i t e d i f f e r e n t f r o m t h o s e o f a n y o f t h eo t h e r m i c r o n u t r i e n t d e f i c i e n c i e s F e , Z n , C u , M n , B p r o d u c e d i n p l a n t sg r o w n a t t h e s a m e t i m e . T h e s e r e s u l t s w e r e o b t a i n e d r e p e a t e d l y i n t r i p l i -c a t e o n o m i s s i o n o f m o l y b d e n u m .T h e s y m p t o m s o f m o l y b d e n u m d e f i c i e n c y , l i k e t h o s e o f z i n c a n d c o p p e rf i r s t a p p e a r e d o n t h e m i d d l e l e a v e s o f t h e p l a n t , a n d o n l y l a t e r o n t h e u p p e ra n d l o w e r l e a v e s . A s w a s a l s o t h e c a s e w i t h c o p p e r , t h e d e a d l e a f a r e a sb e c a m e a l m o s t w h i t e . I n z i n c d e f i c i e n c y t h e d e a d a r e a s w e r e l i g h t t o d a r kb r o w n w i t h d a r k i r r e g u l a r r i n g s a n d g r a n u l e s . F i g u r e 1 s h o w s a n a d v a n c e ds t a g e o f m o d e r a t e m o l y b d e n u m d e f i c i e n c y i n t o b a c c o . A l m o s t a l l t h e l e a v e sw e r e i n v o l v e d , t h e s y m p t o m s i n c l u d i n g c r i n k l i n g , t w i s t i n g , s p o t t i n g a n dw i t h e r i n g . T h e m o l y b d e n u m c o n t e n t i n t h e l e a v e s o f a c o n t r o l p l a n t w a s d e -t e r m i n e d b y M r . G l e n E d g i n g t o n o f t h i s s t a t i o n t o b e a b o u t 6 . 4 p . p . m . w h e ns u p p l i e d w i t h 1 0 l i t e r s o f s o l u t i o n c o n t a i n i n g 0 . 0 5 p . p . m . m o l y b d e n u m . T h ec o n c e n t r a t i o n i n l e a v e s o f a d e f i c i e n t p l a n t o f t h e s a v o y s t a g e was s l i g h t l yl e s s t h a n 0 . 3 p . p . m . T h i s v a l u e i s a b o u t s i x t e n t h s o f t h a t s u g g e s t e d a s a p r o b -a b l e u p p e r l i m i t o f t h e d e f i c i e n c y r a n g e i n c r o p p l a n t s b y S T O U T e t a l . 5 .

A n o t h e r c h e c k o n m o l y b d e n u m d e f i c i e n c y a s t h e a c t u a l c a u s e o f t h e s es y m p t o m s c o n s i s t e d i n t h e r e s p o n s e o f c a u l i f l o w e r p l a n t s E a r l y S n o w b a l l

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BR I EF P A P E R Sw h e n g r o w n i n t h e s a m e s o l u t i o n s . T e m p e r a t u r e s w e r e t o o h i g h t o p e r m i tf o r m a t i o n o f h e a d s i n a n y o f t h e p l a n t s . H o w e v e r , t h o s e p l a n t s f r o m w h i c hm o l y b d e n u m w a s w i t h h e l d d i s p l a y e d s e v e r e s y m p t o m s o f w h i p t a i l s i m i l a rt o t h o s e d e s c r i b e d b y C L A Y T O N 2 a n d WALLACE 6 . T h e s e c o n s i s t e d i nf o r m a t i o n o f n a r r o w , r u f f l e d l e a v e s w i t h i r r e g u l a r m a r g i n s , f o l l o w e d s t i l ll a t e r b y l e a v e s w i t h v e s t i g e s o n l y o f l a m i n a a n d s w o l l e n , t i g h t l y c o m p a c t e db u d l e a v e s . W h i p t a i l o f c a u l i f l o w e r w a s f o u n d b y C l a y t o n t o b e w i d e s p r e a do n u n l i m e d s o i l s o f L o n g I s l a n d . A G A R W A L A 1 f o u n d i t w as n e c e s s a r y t o

.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~tF I G . 1 . S y m p t o m s o f m o l y b d e n u m d e f i c i e n c y i n C o n n e c t i c u t B r o a d l e a f t o b a c c o .

d e c r e a s e s u p p l y o f m o l y b d e n u m t o a maximum o f 0 . 0 0 0 0 5 t o 0 . 0 0 0 5 p . p . m . ,o r l e s s i n o r d e r t o p r o d u c e e x t r e m e s y m p t o m s o f w h i p t a i l .T h r o u g h t h e a i d o f D r E M. R o l l e r , m o l y b e d n u m d e f i c i e n c y s y m p t o m si n t o b a c c o were f o u n d t o b e a s s o c i a t e d w i t h h i g h n i t r a t e a n d l o w c o a g u l a b l en i t r o g e n p r o t e i n i n t h e l e a v e s . S o l u b l e o r g a n i c n i t r o g e n a m i n o a c i d si n c r e a s e d o n l y s l i g h t l y c o m p a r e d t o o t h e r m i c r o n u i t r i e n t d e f i c i e n c i e s .

C a u l i f l o w e r a p p e a r e d t o r e q u i r e more m o l y b d e n u m t h a n t o b a c c o . L e a v e sw i t h o u t l a m i n a a r e e v i d e n c e o f e x t r e m e d e f i c i e n c y i n c a u l i f l o w e r . T h e s a m el e v e l o f m o l y b d e n u m s u p p l y i . e . i m p u r i t i e s p r o d u c e d o n l y m o d e r a t e s y m p -t o m s o f d e f i c i e n c y i n t o b a c c o . On t h e b a s i s o f v a l u e s d e t e r m i n e d b y A g a r -w a l a a n d t h e r e s p o n s e s o b t a i n e d i n t h e s e e x p e r i m e n t s w i t h b o t h p l a n t s , i t

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P L A N T P H Y S I O L O G Yc a n b e e st i ma t e d t h a t p r e v e n t i o n o f f l o w e r i n g i n t o b a c c o w o u l d r e q u i r e t h a tm o l y b d e n u m s u p p l y b e d e c r e a s e d t o 0 . 0 2 t o 0 . 2 p a r t s p e r b i l l i o n , o r 0 . 2 t o 2 . 0m i c r o g r a m s p e r p l a n t .

L I T E R A T U R E C I T E D1 . A G A R W A L A , S . C . T h e e f f e c t o f m o l y b d e n u m a n d n i t r a t e s t a t u s o n y i e l d

a n d a s c o r b i c a c i d c o n t e n t o f c a u l i f l o w e r p l a n t s i n s a n d c u l t u r e .A n n . R e p t . A g r . a n d H o r t . S t a . U n i v . B r i s t o l 1 9 5 0 : 8 3 - 8 9 . 1 9 5 0 .2 . C L A Y T O N , E . E . I n v e s t i g a t i o n s o f c a u l i f l o w e r d i s e a s e s o n L o n g I s l a n d .N e w Y o r k A g r . E x p . S t a . B u l l . 5 0 6 . 1 9 2 4 .3 . H E W I T T , E . J . a n d J O N E S , E . W. T h e p r o d u c t i o n o f m o l y b d e n u m d e f i -c i e n c y i n p l a n t s w i t h s p e c i a l r e f e r e n c e t o t o m a t o a n d B r a s s i c ac r o p s . J o u r . P o m o l . a n d H o r t . S c i . 2 3 : 2 5 4 - 2 6 2 . 1 9 4 7 .4 . S T E I N B E R G , R . A . I n f l u e n c e o f a c i d i t y , c a l c i u m , a n d m a g n e s i u m o ng r o w t h o f X a n t h i t o b a c c o i n w a t e r - c u l t u r e . P l a n t P h y s i o l . 2 6 :3 7 - 4 4 . 1 9 5 1 .

5 . S T O U T , P . R . , M E A G H E R , W. R . , P E A R S O N , G . A . , a n d J O H N S O N , C . M.M o l y b d e n u m n u t r i t i o n o f c r o p p l a n t s . I . I n f l u e n c e o f p h o s p h a t ea n d s u l f a t e o n t h e a b s o r p t i o n o f m o l y b d e n u m f r o m s o i l s a n d s o l u -t i o n c u l t u r e s . P l a n t a n d S o i l 3 : 5 1 - 8 7 . 1 9 5 1 .

6 . W A L L A C E , T . T h e D i a g n o s i s o f M i n e r a l D e f i c i e n c i e s i n P l a n t s b y V i s u a lS y m p t o m s . S e c o n d e d i t i o n . H . M . S t a t i o n e r y O f f i c e , L o n d o n . 1 9 5 1 .

3 2 2