Xylem sind dafür verantwortlich, Wasser und Nährstoffe von den Wurzeln zu den Pflanzen zu transportieren. Der Grad der Verbundenheit des Xylem-Netzwerks kann seine hydraulische Effizienz und Sicherheit beeinflussen. Ein hohes Maß an Verbundenheit kann im Falle einer Verletzung als Backup dienen und fördert den Austausch von Nährstoffen zwischen Pflanzenorganen. Es ermöglicht aber auch eine leichtere Ausbreitung von Krankheitserregern und Embolien. Sektorierte Xylem-Netzwerke sind weniger gut verbunden. Sektorierte Pflanzen haben größere Quellholz- und Leitungsdurchmesser, eine geringere Leitungsdichte, eine erhöhte Leitungsisolierung und einen verringerten seitlichen Fluss. Dies kann sich auf die Ressourcenallokation innerhalb der Pflanze auswirken und zu einer Ungleichmäßigkeit der Fruchtqualität und -produktion in Anbausystemen beitragen.

In ihrer neuen Studie veröffentlicht in AoBP, McElrone et al. Untersuchen Sie die Auswirkungen der Xylemanatomie und der hydraulischen Sektorierung auf die Weinrebenfruchtproduktion. Die Autoren kombinierten Saftflussmessungen und die Infusion von Xylem-spezifischen Farbstoffen, um funktionelle leitfähige Bereiche und Flusspfade von den Wurzeln bis zu den Trieben von 20 Jahre alten Thompson Seedless- und 8 Jahre alten Chardonnay-Rebsorten in Kalifornien zu dokumentieren. Sie verwendeten auch Mikro-Computertomographie (microCT), um die 3D-Struktur von Xylem besser zu verstehen.

Weinrebe mit hydraulischer Sektorialität, bei der der Transport des in das Xylem injizierten Farbstoffs (hervorgehoben im Stammquerschnittsbild) auf einen kleinen Teil des gesamten Blätterdachs (umrissen in roter gestrichelter Linie) und der an diesen Trieben anhaftenden Früchte beschränkt ist. Der Nachweis des Farbstoffs in Fruchtbüscheln ist im Querschnittsbild der Büschelspindel im oberen Einschub zu sehen. Bildnachweis: McElrone et al.

In ihrer Arbeit zeigte Weinrebenxylem eine hydraulische Sektorierung, bei der der Transport auf diskrete Pakete des wasserleitenden Gefäßgewebes beschränkt war. Detaillierte anatomische Beobachtungen zeigten, dass Xylemgewebe in der Lage war, Wasser an jeden Teil des Weinstocks zu liefern, aber aufgrund der hohen axialen Permeabilität zwischen den Organen auf einer Seite des Weinstocks in Sektoren funktionierte.

In Weinstock-Xylemwasser injizierter Farbstoff zeigte, dass diese bevorzugten Strömungspfade in einigen Fällen einzelne Wurzeln mit den Blättern und Fruchtbüscheln an nur wenigen Stängeln verbanden. Die Sektorierung trägt wahrscheinlich zur Variabilität der Weinrebe bei. Die Ergebnisse der Studie liefern Erkenntnisse für die kommerzielle Weingartenbewirtschaftung, die darauf abzielt, die Einheitlichkeit der Früchte bei der Ernte zu maximieren. Insbesondere wurde der Schluss gezogen, dass das jährliche Beschneiden zu einer Sektorierung einer ansonsten integrierten Pflanze führen kann.