Zuckerrüben sind eine wichtige einjährige Kulturpflanze, die in gemäßigten Zonen auf der ganzen Welt angebaut wird und etwa 20 % der weltweiten Zuckerproduktion ausmacht. Die größten Zuckerrübenflächen (Beta vulgaris ssp. vulgaris) werden in Europa, Russland und Nordamerika produziert, wo sie sowohl für die Zuckerproduktion als auch für Biokraftstoffe angebaut werden. Obwohl die Zuckerrübenerträge in Großbritannien steigen, können in den trockensten Jahren immer noch Verluste von bis zu 25 % auftreten.

Obwohl Zuckerrüben gegenüber Salzgehalt und kalten Temperaturen ziemlich tolerant sind, neigen sie überraschenderweise zu kurzfristigem reversiblem Welken der Blätter. Dieses Welken wird durch die mikroskopisch kleinen Poren auf der Blattoberfläche (Stomata) angetrieben, die für die Photosynthese offen bleiben, wenn sie sich normalerweise als Reaktion auf eine verringerte Wasserverfügbarkeit schließen würden. Dies wird als anishydrisches Verhalten bezeichnet. Spinat (Spinacia oleracea) gehört zur gleichen Familie Chenopodiaceae ss. zeigt jedoch eine typischere isohydrische Welkereaktion.

Anishydrische Welke von Zuckerrüben bei Sonnenschein und hohen Lufttemperaturen auf einem Feld in England trotz vorhandenem Bodenwasser. Anisohydrische Pflanzen haben ein variableres Blattwasserpotential und halten ihre Stomata offen und ihre Photosyntheseraten über längere Zeiträume hoch, selbst bei abnehmendem Blattwasserpotential. Bildnachweis: Jake Richards.

In ihrer neuen Studie veröffentlicht in AoBP, Barratt et al. untersuchen die Rolle der Spaltöffnungen bei den Welkereaktionen von anisohydrischer Zuckerrübe und isohydrischem Spinat. Sie maßen die dynamischen Reaktionen der Stomata beider Arten auf schrittweise Änderungen der Lichtintensität. Die Vorteile für die Pflanze sind noch unklar, aber in ihrer Studie Barratt et al. zeigen, dass Zuckerrüben eine Anpassung haben, die hilft, die Funktion unter diesen Bedingungen zu verbessern.

Die Autoren fanden heraus, dass Zuckerrüben viele kleine Spaltöffnungen besitzen, die schnell auf Änderungen der Lichtintensität reagieren, was die Blattproduktivität gegenüber Spinat verbessert, aber auch die mit dem Welken verbundenen hohen Transpirationsraten verursacht. Da sich das Klima ändert und längere Trockenperioden häufiger werden, kann es notwendig sein, Merkmale seiner wilden Verwandten Seerübe zu nutzen, um wassersparendere kommerzielle Zuckerrübensorten zu züchten.

Forscher-Highlight

Georgina Barratt promovierte mit dem Titel „Understanding the water use efficiency of sugar beet“ an der University of Nottingham unter der Leitung von Prof. Debbie Sparkes und Prof. Erik Murchie. Georgina hat sich jetzt eine Stelle als angewandte Pflanzenwissenschaftlerin bei der British Beet Research Organization gesichert. Sie ist in angewandte Forschung involviert und führt Wissensaustauschaktivitäten mit Erzeugern durch.

Georgina nutzt ihre Expertise in der Zuckerrübenphysiologie, um zu untersuchen, wie Zuckerrüben angepasst werden können, um unter einem sich ändernden Klima widerstandsfähiger zu sein. Die Bedrohung durch heißere und trockenere Sommer im Vereinigten Königreich bedeutet, dass die Dürretoleranz im Vordergrund dieser Arbeit steht. Sie will die Zuckerrübenzüchter davon überzeugen, dass das Vereinigte Königreich Sorten braucht, die trockenheitstolerante Eigenschaften aufweisen, zumal ein Großteil des Zuckerrübenanbaugebiets aus leichteren Böden besteht, die anfällig für Trockenheit sind.