Weinblätter haben wie alle anderen Pflanzen die bemerkenswerte Fähigkeit, sich an ihre Umgebung anzupassen, insbesondere wenn es um Lichteinfall geht. Forscher haben nun tiefere Einblicke in die Anatomie von Weinrebenblättern und gewonnen wie sie auf unterschiedliche Lichtverhältnisse reagieren. Dieses Wissen könnte für die Weinbergsverwaltung und die Optimierung der Traubenproduktion nützlich sein.

Die von Guillaume Théroux-Rancourt und Kollegen durchgeführte Studie konzentrierte sich auf die Blätter von zwei Rebsorten (Vitis Vinifera L.), Cabernet Sauvignon und Blaufränkisch. Die Forscher züchteten diese Sorten unter Bedingungen mit starkem und schwachem Licht und analysierten dann ihre Blattstrukturen mit Mikrocomputertomographie (Mikro-CT) und maßen ihren Gasaustausch.

Die Botaniker fanden heraus, dass Blätter, die bei starkem Licht gezüchtet wurden, dicker und weniger porös waren als solche, die bei schwachem Licht gezüchtet wurden. Die Forscher entdeckten, dass diese Merkmale die Unterschiede in der für die Diffusion verfügbaren Mesophylloberfläche pro Blattfläche (S_{m, LA}), was ein Schlüsselmerkmal ist Links Blatt Struktur zu seiner Funktion. Dies ist besonders wichtig für die Photosynthese, den Prozess, bei dem Pflanzen Lichtenergie in chemische Energie umwandeln, um ihr Wachstum anzutreiben.

Um die Beziehung zwischen Blattstruktur und -funktion besser zu verstehen, führten die Forscher ein neues Konzept ein, das als „Stomatal Vaporshed“ bezeichnet wird. Dieser Begriff beschreibt die interzelluläre Luftraumeinheit, die am engsten mit einem einzelnen Stoma verbunden ist, einer mikroskopisch kleinen Öffnung auf der Blattoberfläche, die den Gasaustausch ermöglicht. Durch die Analyse des Wegs von Stomata zu Diffusionsoberfläche konnten die Forscher untersuchen, wie sich unterschiedliche Blattstrukturen auf die Effizienz der Photosynthese auswirken. In ihrem Artikel schreiben Théroux-Rancourt und Kollegen:

Unsere Analyse von Luftraummerkmalen bietet eine Grundlage für die häufig verwendete dimensionale Abstraktion beim Übergang von einer inhärent 3D-Blattstruktur zu einem 1D-Widerstandsmodell. Nach Eintritt in die stomatale Pore wird das CO₂ Das Flussmittel muss sich über ein immer größer werdendes intrazelluläres Luftvolumen ausbreiten, bevor es sich in apoplastischem Wasser auflöst und in Richtung der Chloroplasten diffundiert. Pickard (1981) beschrieben dies anhand eines Modells mit konzentrischen halbkugelförmigen Domänen (die Stomatahöhle, das poröse Mesophyll), das grob auf unsere Stomata-Vaporshed abbildet. Der Vaporshed wird somit zu einer nützlichen Einheit für numerische Modelle zur Analyse von CO₂ Diffusion in einer realistischen Blattstruktur (Ho et al. 2016).

Théroux-Rancourt et al. 2023

Die Studie fand heraus, dass Sonnenblätter ein größeres S haben_{m, LA}, was für die Photosynthese unter hohen Lichtverhältnissen von Vorteil ist. Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass sich die Form der Mesophyllzellen, die für die Photosynthese verantwortlich sind, als Reaktion auf Lichtverhältnisse veränderte. Bei Sonnenblättern waren diese Zellen länglicher und zylindrischer, während sie bei Schattenblättern eher trichterförmig waren.

Eins praktische Anwendung dieser Forschung könnte in sein Beschattung von Weinbergen. Théroux-Rancourt und Kollegen schreiben:

Beschattung im Weingarten hat mehrere Ursachen: Natürliche Beschattung durch Erziehungssysteme, Triebstellungen oder dichte Kronen (Blätter beschatten Blätter), aber auch durch den Einsatz von Schutznetzen (z. B. gegen Hagel oder Vögel) oder Beschattungsnetze gegen übermäßige Hitzebelastung . Abhängig von den betrachteten Wachstumsbedingungen oder Genotypen können unterschiedliche Strategien existieren, um das Kohlenstoffgleichgewicht der gesamten Pflanze bei kontrastierender Lichtverfügbarkeit aufrechtzuerhalten.

Théroux-Rancourt et al. 2023

LESEN SIE DEN ARTIKEL

Guillaume Théroux-Rancourt, José Carlos Herrera, Klara Voggeneder, Federica De Berardinis, Natascha Luijken, Laura Nocker, Tadeja Savi, Susanne Scheffknecht, Moritz Schneck, Danny Tholen, Die Analyse der Anatomie über drei Dimensionen enthüllt die Unterschiede im Mesophyll-Diffusionsbereich zwischen Sonne und Schatten Vitis Vinifera Blätter, AoB PLANTS, Band 15, Ausgabe 2, Februar 2023, plad001, https://doi.org/10.1093/aobpla/plad001