Immergrüne Nadelbäume stehen im Winter vor einer einzigartigen Herausforderung: Es ist zu kalt für die Photosynthese, aber ihre Blätter absorbieren immer noch Lichtenergie. Dies kann für Blattgewebe gefährlich sein, wenn die absorbierte Lichtenergie nicht dissipiert wird. Pflanzen können überschüssige Lichtenergie loswerden, die durch Lichtsammelkomplexe absorbiert wird Der Xanthophyllzyklus, wobei ein Pigment genannt wird Violaxanthin (das Lichtenergie zur Verwendung in der Photosynthese absorbiert) wird unter stressigen Lichtbedingungen in Zeaxanthin (das Lichtenergie in Wärme umwandelt) umgewandelt. Nadelbäume haben sowohl eine schnell als auch eine langsam reversible Form der Energiedissipation (über den Xanthophyllzyklus) für Winterstress, und die schnelle Form löst sich über 0 ° C, während die langsame Form den ganzen Winter über beibehalten wird.

In einem kürzlich erschienenen Artikel in Baumphysiologie, Ryan Merry und Kollegen (2017) versuchte zu bestimmen, wie zwei immergrüne Nadelbäume, östliche Weißkiefer (Pinus strobus) und Weißfichte (Picea glauca), erholen Sie sich vom Winterstress. Um die Erholung zu untersuchen, schnitten sie den ganzen Winter über Äste von Bäumen ab, brachten sie ins Haus und untersuchten, wie sich die Biochemie der Blätter bei wärmeren Temperaturen veränderte. Sie fanden heraus, dass Kiefer bis zu dreimal länger brauchte als Fichte, um die photosynthetische Funktion wiederherzustellen. Die schnelle Form der Energiedissipation war nur in einem Fall für Kiefer offensichtlich, aber in allen Fällen für Fichte, was zeigt, dass Kiefer möglicherweise stärker von dem langsamen Mechanismus der photosynthetischen Erholung abhängig ist als Fichte. Diese Unterschiede zwischen Kiefer und Fichte waren auch mit Veränderungen im Phosphorylierungsstatus wichtiger photosynthetischer Proteine ​​verbunden. DephosphorylierungDie Abspaltung einer Phosphatgruppe von einem Protein ist ein Prozess, der zur Regulation der Proteinfunktion über kurze bis lange Zeiträume dient. Da die Dephosphorylierung von Lichtsammelkomplexen bei Fichten schneller verlief als bei Kiefern, vermuten die Autoren, dass dieser Prozess die schnell reversible Komponente der Energiedissipation bei immergrünen Nadelbäumen reguliert.

Da die Weißfichte während der Erholung von Winterstress schneller reagieren kann als die östliche Weißkiefer, könnte dies der Weißfichte ermöglichen, die östliche Weißkiefer zu überflügeln, indem sie im Frühjahr ein größeres und früheres Wachstum ermöglicht. Diese Unterschiede zwischen Kiefer und Fichte sind auf Ökosystemebene zu berücksichtigen. Wenn die Wintererholung für Kiefer und Fichte in Ökosystemmodellen und Klimaprojektionen gleich behandelt wird, könnten die Modellvorhersagen sehr falsch sein. Dies könnte besonders wichtig sein, wenn es häufige Frost-Tau-Wechsel gibt, die Änderungen in der schnellen Komponente der Energiedissipation und unterschiedliche Umweltreaktionen bei Kiefern und Fichten verursachen würden. So scheint es, dass die Weißfichte den Winterblues schneller überwindet als die östliche Weißkiefer.