Eine lebensfähige Samenproduktion ist ein entscheidendes Merkmal für die mehrjährigen Bündelgräser, die zur Wiederherstellung degradierter Weiden der Beifußsteppe im Great Basin, USA, benötigt werden. Die Samenfüllung in Bündelgräsern hängt von der physiologischen Leistung des Samenkopfes und des Fahnenblattes ab. Eine kürzlich von Erik Hamerlynck und seinen Kollegen am USDA durchgeführte Studienreihe verglich die reproduktiven ökophysiologischen Eigenschaften eines exotischen, weit verbreiteten Bündelgrases, Schopfweizengras (Agropyron cristatum) zu denen der einheimischen Great Basin-Bündelgräser. Diese Studien zeigten, dass Weizengrassamenköpfe mit Haube im Vergleich zu einheimischen Bündelgräsern höhere Photosyntheseraten und -kapazitäten aufwiesen. Sie stellten auch fest, dass die photosynthetischen Beiträge von Samenköpfen im Vergleich zu einheimischen Bündelgräsern größer waren als die von Fahnenblättern zur gesamten Fortpflanzungsbemühung. Diese Merkmale ermöglichen es dem Weizengras mit Haube, lebensfähige Samen unter Bedingungen zu produzieren, die den Erfolg einheimischer Gräser einschränken. Es bleibt jedoch unklar, wie die photosynthetische Leistung von Fortpflanzungsstrukturen auf die Verfügbarkeit von Bodenwasser reagiert.

Nahaufnahme von Weizengras
Schopfweizengras ist eine in den USA und Kanada weit verbreitete Art, die häufig zur Wiederherstellung von Weideland-Ökosystemen verwendet wird.

In ihrer neuen Feldstudie, veröffentlicht in AoBP, Hamerlynck und O'Connor untersuchten, wie die Wasserverfügbarkeit im Boden die Ökophysiologie von einheimischen und exotischen Reproduktionsstrukturen von Bündelgras im Great Basin beeinflusst. Insbesondere maßen sie Chlorophyll-Fluoreszenzparameter vor und nach der Anthese von Samenköpfen und Fahnenblättern von bewässertem und unbewässertem Weizengras mit Haube (A. cristatum) und Eichhörnchenschwanz-Wildroggen (Elymus elymoides). Zusätzlich zur Messung der photosynthetischen Parameter wurde die Bodenfeuchtigkeit während des Experiments alle vier Stunden protokolliert und die Parzellen wurden wöchentlich von Hand bewässert. Die experimentelle Feldstudie wurde in der Northern Great Basin Experimental Range des USDA Agricultural Research Service durchgeführt, die sich etwa 70 km westlich von Burns, OR, USA, befindet.

Fotografien von Menschen, die eine Grasfläche mit Plastik bedecken.
Sequenz von Fotografien, die Vorbereitungen zur Probennahme zeigen. Dunkeladaptierte Chlorophyll-Fluoreszenzmessungen von Büschelgräsern unter einer vielschichtigen Raumdecke. Bildnachweis: Hamerlynck und O'Connor.

In ihrer Arbeit fanden Hamerlynck und O'Connor heraus, dass das Gießen die photochemische Leistung in der Fortpflanzungsstruktur verbesserte, die am engsten mit der Samenfüllung dieser Art verbunden ist. Beim exotischen Schopfweizengras ist dies der Samenkopf, beim Eichhörnchenschwanz-Wildroggen das Fahnenblatt. Sie kamen zu dem Schluss, dass die physiologischen und strukturellen Unterschiede zur unterschiedlichen Fähigkeit dieser Arten beitragen können, sich aus Samen zu etablieren, und bei der effektiven Auswahl des Pflanzenmaterials helfen können, die zur Verbesserung des Wiederherstellungs- und Erhaltungserfolgs in Weiden der Beifußsteppe erforderlich ist. Die Autoren hoffen, dass zukünftige Arbeiten auf ihrer Arbeit aufbauen, indem sie gepaarte Chlorophyllfluoreszenz- und Gasaustauschmessungen verwenden, um vollständig zwischen strukturellen und physiologischen Beiträgen zur Variation in der Dynamik der Photosynthese des Samenkopfes zu unterscheiden.

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Erik P. Hamerlynck, Rory C. O'Connor, Photochemische Leistung von Fortpflanzungsstrukturen in Bündelgräsern des Great Basin als Reaktion auf die Verfügbarkeit von Bodenwasser, AoB PLANTS, Band 14, Ausgabe 1, Februar 2022, plab076, https://doi.org/10.1093/aobpla/plab076