Wenn Pflanzen durch Trockenheit verursachten Wasserstress erfahren, ist die Fähigkeit, Embolien – der Bildung von Luftblasen in den Xylemschläuchen, die ihre Funktion verhindern – zu widerstehen wesentlich für ihr Überleben. Obwohl die Embolieresistenz bei Bäumen gut untersucht wurde, ist weniger darüber bekannt, wie krautige Pflanzen mit Wasserstress umgehen. Die Musteranlage Arabidopsis thaliana ist eine nützliche Art, um dieses Merkmal zu testen, da sie in der Lage ist, sowohl in ihrem Hypokotyl als auch in der Basis des Blütenstandstiels eine kleine Menge Holz zu produzieren. Es wird angenommen, dass Holz eine Rolle bei der Bestimmung der Embolieresistenz spielt.

In einer neuen Studie veröffentlicht in Annals of Botany, Hauptautorin Ajaree Thonglim und Kollegen untersuchten vier A. thaliana Akzessionen mit Unterschieden in Wuchsform, Holzgewebeproduktion und Reaktion auf Dürre um die Merkmale zu verstehen, die der Embolieresistenz zugrunde liegen. Die Forscher führten detaillierte anatomische Beobachtungen mit Licht- und Transmissionselektronenmikroskopie durch und erstellten Anfälligkeitskurven für jeden Beitritt.

Je holziger ein Stamm war, desto größer war seine Embolieresistenz, obwohl sich herausstellte, dass diese Eigenschaft nicht direkt für diese Resistenz verantwortlich ist. Vielmehr ist die Holzigkeit stark mit anderen Merkmalen wie der Dicke der Membran zwischen den Gefäßen und der Wanddicke der Gefäße verbunden, die selbst den Widerstand erhöhen.

Die Autoren fanden heraus, dass von den verschiedenen gemessenen anatomischen Merkmalen die Membrandicke zwischen den Gefäßgruben die Embolieresistenzunterschiede zwischen Akzessionen am besten erklärte. Funktionell lässt sich dies durch die Airseeding-Hypothese erklären, die vorhersagt, dass Gasblasen über Poren in Grubenmembranen in benachbarte, nicht embolisierte Xylemgefäße gelangen, die Embolie schnell ausdehnen und hydraulisches Versagen und Pflanzensterben beschleunigen.

Angesichts der Tatsache, dass die Mehrheit aller Nahrungspflanzen krautig sind und der Klimawandel die Häufigkeit und Schwere von Dürren und Hitzewellen erhöht, ist es wichtig, dass wir die Resistenz dieser Pflanzen besser verstehen.

„Das Hinzufügen weiterer Akzessionen und die Durchführung ergänzender Messungen in Bezug auf die Trockenheitstoleranz in Stängeln, Blättern und Wurzeln werden zweifellos mehr Licht auf den komplexen Mechanismus werfen, den diese kurzlebige, krautige Modellpflanze entwickelt hat, um mit Perioden der Wasserknappheit zurechtzukommen“, schreiben die Autoren.