Wissenschaftler der UC Davis haben neue Wurzelmerkmale identifiziert, die Weinreben helfen, Trockenheit zu widerstehen. Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Annals of Botany, könnte die Entwicklung von Traubenunterlagen beschleunigen, die die Reben vor Trockenheit schützen und der Trauben- und Weinindustrie helfen, sich an den Klimawandel anzupassen.

Die Forschung unter der Leitung von Megan Bartlett, Assistenzprofessorin für Weinbau und Önologie, kommt, da 80 % von Kalifornien von extremer Dürre betroffen sind.

Die meisten Weinreben wurzeln nicht direkt im Boden, sondern werden auf einen Wurzelstock aufgepfropft, der den unterirdischen Teil der Pflanze bildet und das oberirdische Wachstum unterstützt.

„Unterlagen sind ein wichtiges Instrument zur Bewältigung von Wasserstress“, sagte Bartlett. „Unser Ziel war es, Eigenschaften zu identifizieren, die Wurzelstöcke dürretolerant machen, damit Traubenzüchter diese Eigenschaften in neuen Sorten verstärken können.“

Die Studie konzentrierte sich auf Merkmale, die Trockenheitsreaktionen in lebenden Wurzelzellen messen.

Die Forschung identifizierte insbesondere die Kapazität – die misst, wie stark die Wurzeln beim Austrocknen schrumpfen – als ein wichtiges Merkmal für die Dürretoleranz.

„Das Wasser, das in die Wurzeln eintritt, muss ein Band lebender Zellen durchqueren, um das Xylem zu erreichen – das Rohrnetz, das Wasser zu den Blättern transportiert“, sagte Bartlett. Die meisten Forschungen haben sich auf Xylem-Merkmale konzentriert, aber die lebenden Zellen sind oft die ersten, die während einer Dürre geschädigt werden.

Wasserstress kann die lebenden Zellen schrumpfen, verformen oder sogar töten, was dazu führt, dass die Wurzeln vom Boden wegschrumpfen und den Zugang zum verbleibenden Bodenwasser verlieren. Die Reben sind dann nicht in der Lage, das durch Verdunstung verlorene Wasser zu ersetzen, und sind gezwungen, die Stomata – die kleinen Poren auf den Blättern, die Kohlendioxid für die Photosynthese aufnehmen – zu schließen, um eine starke Austrocknung zu verhindern. Aber das Schließen der Stomata stoppt die Photosynthese und entzieht der Rebe den Zucker, den sie zum Wachsen und Reifen von Früchten benötigt.

Diese Studie ist die erste, die testet, ob Merkmale, die Wurzelschrumpfung und Zellkollaps messen, Unterschiede in der Dürretoleranz des Wurzelstocks erfassen können.

Die Forscher pfropften Chardonnay auf acht kommerzielle Unterlagen. Die Hälfte der Rebstöcke litt unter Dürrebedingungen und die andere Hälfte wurde in einem Gewächshausexperiment gut bewässert.

Die Studie ergab, dass die acht Wurzelstöcke überraschend vielfältig und in ihren Eigenschaften sehr unterschiedlich waren. Die Wurzelstöcke schienen sich auch an Trockenheit zu gewöhnen, indem sie ihre Eigenschaften dahingehend änderten, dass die dürren Reben weniger anfällig für Schrumpfung und Zellkollaps waren als die gut bewässerten Reben.

Unter den Merkmalen war die Kapazität besonders wichtig für die Trockenheitstoleranz. Die Unterlagen mit einer geringeren Kapazität (geringerer Wurzelschwund) waren besser in der Lage, die Photosynthese während einer Trockenheit aufrechtzuerhalten als andere Unterlagen.

In einem Kommentar zum Papier, schreibt Gretchen North: „Das Bild, das sich aus der Studie von Bartlett ergibt et al. hat Auswirkungen nicht nur auf die Auswahl von Wurzelmerkmalen, sondern auch auf den Anbau und die Bewirtschaftung von Weinreben und anderen tiefwurzelnden Pflanzen.“

URSPRÜNGLICHE FORSCHUNG

Bartlett, MK, Sinclair, G., Fontanesi, G., Knipfer, T., Walker, MA und McElrone, AJ (2021) „Eigenschaften der Wurzeldruck-Volumen-Kurve erfassen die Dürretoleranz des Wurzelstocks.“ Annals of Botany, https://doi.org/10.1093/aob/mcab132