تعتبر البطاطس من النباتات العشبية، وهي حولية بالنسبة لأجزائها الهوائية، ومعمرة بالنسبة لأجزائها الأرضية، لكن زراعتها تجدد سنويا. ويوضح شكل (۱) النمو النباتي الكامل لنبات البطاطس.

عند زراعة البطاطس بالبذور الحقيقية، فإنه ينمو من البذرة جذرا وتديا أوليا، لا يلبث أن تتفرع منه جذور جانبية كثيرة، تتفرع هي الأخرى إلى أن يتكون في النهاية مجموع جذري ليفي.

أما عند التكاثر بالدرنات - وهي الطريقة التجارية لتكاثر البطاطس - تتكون للنبات جذور عرضية تخرج في مجاميع، وتتكون كل مجموعة من 3 جذور تنشأ أعلى مستوى العقد مباشرة في الجزء الموجود تحت سطح التربة من ساق النبات. ومع استمرار تكون ونمو هذه الجذور يتكون النبات مجموع جذري ليفي. ينمو الجزء الأكبر من المجموع الجذري في الثلاثين سنتيمترا العلوية من التربة.

عند زراعة درنة البطاطس نجد أن براعم العين الطرفية للدرنة تنمو فوق البراعم الأخرى، كما يسود البرعم الوسطى للعين الطرفية على بقية براعم العين. ويطلق على هذه الظاهرة اسم السيادة القمية apical dominance. وإذا أزيل البرعم الوسطى بالعين الطرفية ، أو إذا أزيلت هذه العين كلها فإن جميع البراعم الأخرى تنمو في آن واحد. وتعرف النموات التي تتكون على الورقة عند إنباتها باسم Sprouts ، ويكون أقواها هو النبات الذي ينمو من البرعم الوسطي للعين الطرفية بالدرنة . وتنمو قمة النبت لأعلى ، مخترقة التربة ، حيث يخضر لونه عند تعرضه للضوء، ويكون الساق الهوائية.

تنمو سيقان معظم أصناف البطاطس قائمة حتى إزهار النبات حينما تتكون العناقيد الزهرية في القمم النامية للسيقان ، وحينئذ تزول السيادة القمية ، وينمو عديد من البراعم السفلية الجانبية لتكون سيقانا جديدة. وبمرور الوقت يؤدي ثقل الأفرع الجانبية إلى تدلى الساق الأولية لأسفل ؛ فيبدو النبات وكأنه نصف مفترش . تشكل الفروع الجانبية نحو ثلثي المساحة الورقية ، وكذلك نحو ثلثي وزن قمة النبات. وقد تتفرع هي الأخرى في الظروف المناسبة للنمو ، معطية نموات ثانوية وعناقيد زهرية جديدة.

شكل (۱): رسم تخطيطي لنبات البطاطس بأجزائه الهوائية والأرضية .

يصل طول السيقان الرئيسية إلى نحو ۳۰ - ۹۰ سم في الأصناف المختلفة ، وتكون الساق مستديرة المقطع تقريبا في المراحل الأولى من حياة النبات ، ثم تصبح مثلثة أو مربعة بعد ذلك. تنمو على السيقان الحديثة حواف أو أجنحة على شكل زوائد ممتدة طوليا، وتصبح الساق مجوفة عند النضج في معظم الأصناف، لكن تظل العقد مصمتة ويكون لون الساق أخضر أو قرمزية.

تتشابه سيقان البطاطس الهوائية في نموها مع أصناف الطماطم المحدودة النمو، فتحمل العناقيد الزهرية في القمم النامية للسيقان، وقد يكمل الساق نموه لفترة محدودة من البرعم الإبطي الميرستيمي الذي يلي العنقود الزهري مباشرة، ويعطى عند نموه فرعا جديدا يبدو كأنه امتداد للساق الأصلية، لكن ذلك الوضع لا يستمر لفترة طويلة، حيث لا يلبث النبات أن يكمل نموه بتكوين فروع جانبية من البراعم الإبطية السفلية التي توجد على ساق النبات.

يبدأ تكون المدادات أو السيقان الأرضية Stolons بعد نحو 7-10 أيام من ظهور السيقان الهوائية بعد الإنبات، ويكون طولها حينئذ حوالى 10 سم. وهي عبارة عن سيقان أرضية جانبية أسطوانية الشكل تنمو من البراعم التي توجد عند العقد السفلية لساق النبات تحت سطح التربة. ويبدأ تكون أول المدادات عند أول عقدة على الساق ، ثم يتبعها تكون بقية المدادات عند العقد الأعلى بصورة تدريجية. وتنمو في البداية ساق أرضية واحدة عند كل عقدة، لكن قد ينمو غيرها بعد ذلك. ويمكن للساق الأرضية أن تنمو في اتجاه أو عكس اتجاه الجاذبية الأرضية حسب الظروف التي تتعرض لها ، أي أنها تعد digeotropic .

تختلف المدادات في الطول من أقل من 2٫5 سم إلى 40 سم أو أكثر في بعض الأصناف التجارية في أمريكا الجنوبية ، وقد يصل طولها في بعض الأنواع البرية إلى 4٫5 - 6 أمتار ، لكنها تبلغ في المتوسط نحو 10 سم طولا في معظم الأصناف التجارية . وقد تتفرع المدادات أو لا تتفرع. ويختلف عددها وطولها وقطرها باختلاف الأصناف والظروف البيئية . وتتكون الدرنات بحدوث تضخم أو انتفاخ في أطراف المدادات أو تفرعاتها ، لكن ذلك لا يحدث في كل المدادات ، حيث يظل بعضها بدون انتفاخ ، وإذا تعرضت السيقان الأرضية للضوء، فإنها تنمو إلى أفرع خضرية ولا تتكون درنات في أطرافها .

تعتبر الدرنات نوعا ثالثة من السيقان التي توجد في نبات البطاطس ، فهي ساق متحورة إلى عضو تخزين ، وتنشأ في قمة ساق أرضية . يبدأ وضع الدرنات غالبا في نهاية فترة تكوين البراعم الزهرية في الأصناف المبكرة ، وعند تفتح الأزهار ، أو بعد ذلك في الأصناف المتأخرة ، لكن لا توجد أية علاقة بين الإزهار ووضع الدرنات ، فالأمر لا يتعدى أكثر من الترتيب الزمني لبعض مراحل النمو والتطور. وقد ينتج النبات أحيانا عدة عناقيد زهرية قبل أن يبدأ في وضع الدرنات في الظروف غير المناسبة لتخزين الغذاء.

تبدأ جميع درنات النبات في التكوين خلال فترة أسبوعين، ويضع النبات دائمة عدد أكبر بكثير من العدد الذي يصل إلى الحجم الصالح للتسويق. وتظل الدرنات المتكونة أو أكبر حجما خلال جميع مراحل نموها ، وتنمو الدرنات التالية في التكوين بسرعة أقل ، وتكون أصغر حجما . أما الدرنات التي يبدأ تكوينها متأخرة ، فإنها تبقى صغيرة ولا يزيد حجمها.

يسمى طرف الدرنة المتصل بالساق الأرضية بالطرق القاعدي attachment end (او heel end ) ويسمى الطرف الآخر بالطرف القمي rose end أو distal end .

وتختلف درنات أصناف البطاطس كثيرا في الشكل، والملمس، واللون الخارجي، واللون الداخلي حسب الأصناف.

وتظهر على سطح الدرنة براعم ساكنة في مجاميع يتكون كل منها من 3 - 15 برعما ، وتحط كل مجموعة بأثر ورقة leaf scar ، وهي التي يطلق عليها حاجب العين eyebrow . وتتكون العين eye من مجموعة البراعم والحاجب.

وتتكون الدرنة الحديثة غير الناضجة من طبقة البشرة epidermis وطبقة قشرة عريضة wide cortex والبيريسيكل pericycle والحزم الوعائية، والنخاع (شكل ۲) ويلاحظ أن النخاع يمتد ويصل ما بين طرفي الدرنة وجميع البراعم، وأن القشرة يقل سمكها كثيرا عند العيون، ومع نضج الدرنة تختفي تدريجيا طبقة البشرة، ويحل محلها الفيللم phellum وهو طبقة من خلايا فلينية ، وتصبح طبقة القشرة ضيقة ، وتلى البشرة المحيطية periderm مباشرة. وتمتد الحزم الوعائية حتى العيون. ويتضخم النخاع ليكون الجزء الأكبر من الدرنة، ويعمل مع القشرة كمخزن للنشا.

شكل (۲): مورفولوجيا وتشريح درنة البطاطس.

تنتشر العديسات في الطبقة الفلينية، ويتم تبادل الغازات من خلالها . تتكون العديسات بانقسام الخلايا الموجودة أسفل ثغور البشرة الأصلية، وتظهر على شكل بقع صغيرة بيضاء يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

تعطي الدرنات عند زراعتها أفرخا خضرية تكون أوراقها الأولى بسيطة ، أما الأوراق التالية لها ، فتكون مركبة ريشية ، ويبلغ طولها من 10 - 15 سم . وتتكون الورقة المركبة من وريقة طرفية كبيرة بيضاوية الشكل يسبقها 3 - 5 أزواج من الوريقات البيضاوية تحمل جانبية على محور الورقة . ويصغر حجم أزواج الوريقات تدريجيا بالاتجاه نحو قاعدة الورقة. وتوجد بين أزواج الوريقات وريقات أخرى أصغر . وهي كذلك تصغر في الحجم بالاتجاه نحو قاعدة الورقة. وتحمل الأوراق على الساق في ترتيب حلزوني بعكس اتجاه عقرب الساعة.

تكون حواف الوريقات كاملة أو متموجة. وتوجد شعيرات بكثافة على الوريقات الثانوية، وبدرجة أقل على الوريقات الأولية، أما الوريقات الكبيرة التامة النمو، فلا توجد عليها شعيرات واضحة.

تختلف أصناف البطاطس في مقدرتها على الإزهار، فبينما يزهر بعضها بغزارة، نجد أن البعض الآخر قليل الإزهار، وبعضها لا ينتج سوى براعم زهرية، أو لا يزهر مطلقا، وتحمل الأزهار في عناقيد في القمم النامية للسيقان. ويتفرع حامل النورة عادة إلى فرعين، يحمل كل منهما عنقودا من الأزهار، وتعتبر النورة محدودة cyme.

وكأس الزهرة أنبوب مفصص سفلى، ويتكون من خمس سبلات ملتحمة على شكل فصوص رمحيه ، ويتكون التويج من خمس بتلات ، يختلف لونها من أبيض ناصع البياض إلى قرمزي داكن أو بنفسجي . وقد تكون الزهرة الواحدة متعددة الألوان. وتوجد بكل زهرة خمسة أسدية في محيط واحد، وتكون متبادلة مع البتلات. والأسدية فوق بتلية وخيوطها قصيرة. والمتوك قائمة متقاربة تحيط بالقلم لونها أصفر باهت أو برتقالي. والمتاع علوى، ويتكون من مبيض ذي غرفتين وقلم واحد، وميسم واحد.

ومعظم الأصناف القديمة من البطاطس عقيمة. أما الأصناف الحديثة، فمعظمها خصب، ويعقد بعضها ثمارا بكثرة. والتلقيح الذاتي هو السائد.

ثمرة البطاطس عنبة كروية ، يبلغ قطرها من 12 - 25 مم ، لونها أخضر عادة ، إلا أنها قد تكون قرمزية أو سوداء عند النضج. وتتكون الثمرة من مسكنين، وتحتوي على بذور كثيرة توجد معلقة في المشيمة، ويصل عدد البذور في الثمرة الواحدة من صفر إلى ۳۰۰ بذرة حسب الصنف.

والبذرة مسطحة بيضاوية، أو كلوية الشكل، لونها أصفر إلى بني مصفر.