Die Rolle des Turgors beim Platzen von Süßkirschen

• Applicant: Professor Dr. Moritz Knoche
• Subject Area: Plant Cultivation, Plant Nutrition, Agricultural Technology
• Term: from 2013 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 236400832

Das Platzen weicher und saftiger Früchte wie z.B. von Süßkirschen nach Regen begrenzt weltweit die Produktion dieser Früchte. Es wird angenommen, dass das Platzen durch Wasseraufnahme durch Fruchtoberfläche und Stiel verursacht wird. Die Wasseraufnahme vergrößert das Fruchtvolumen, der Turgor der Zellen (Pcell) und der Innendruck der Früchte (Pfruit) steigen, die Fruchthaut gerät unter tangentialen Zug und wird gedehnt. Überschreitet die Dehnung die Grenzen der Belastbarkeit der Fruchthaut, platzt die Frucht. Dieser Hypothese entsprechend wird das Platzen durch hohen Pfruit und Pcell bedingt und durch zwei, voneinander unabhängige Gruppen von Faktoren bestimmt: (1) Determinanten des Wassertransports und (2) Determinanten der mechanischen Architektur (nachfolgend intrinsische Platzempfindlichkeit). Die Mehrzahl bisheriger Studien zur Ursache des Platzens konzentrierte sich auf den Wassertransport durch die Fruchtoberfläche (Faktor 1), nur wenige auf die die mechanische Architektur der Frucht (d.h. Pfruit und Pcell, Zugeigenschaften und Versagensverhalten des Exocarps; Faktor 2). Die wenigen publizierten Pfruit Daten in Süßkirschen sind ausnahmslos berechnet (aus Wasserpotential der Frucht und osmotischem Potential des Presssaftes) und durchweg unrealistisch hoch. Sie stehen im Gegensatz zu direkten Messungen von Pfruit und Pcell an reifen Weinbeeren. Im Rahmen des Projekts soll die Hypothese des Pfruit induzierten Platzens untersucht werden. Dazu werden zunächst Testsystemen mit unterschiedlicher intrinsischer Platzfestigkeit durch Variation von Art (Süßkirsche, Sauerkirsche, Pflaume, Vaccinium- und Ribes Beeren, Tomaten), Genotyp (Süßkirschsorten), Entwicklungsstadium und Temperatur etabliert, an denen dann die Hypothese des Pfruit -bedingten Platzens getestet wird. Ermittelt werden Pfruit und Pcell durch direkte Messung mittels Druckmesssonden und einer Kompressionsmethode, sowie die mechanischen Eigenschaften (Rissdehnung, Rissdruck, Elastizitätsmodul) der Fruchthaut im biaxialen Zugtest. Wird das Vorliegen hoher Drücke und damit die Hypothese des Pfruit -bedingten Platzens bestätigt, konzentriert sich der Fortsetzungsantrag auf das Versagensverhalten, die Art der Rissbildung im Exocarp (Bruch quer durch oder entlang von Zellwänden) und die Korrelation der Schwellwerte des Versagens zu morphometrischen Charakteristika des Exocarps. Sind Pfruit und Pcell dagegen niedrig, ist die Hypothese des des Pfruit -bedingten Platzens abzulehnen und die Ursache der Abwesenheit hoher Drücke (z.B. Nachweis extrazellulärer apoplastischer Solutes) zeitlich (d.h. im Entwicklungsverlauf) und räumlich (d.h., im Exo- und Mesokarp) zu klären. Wir konzentrieren uns auf Süßkirschen, da hierzu bereits detaillierte Informationen vorliegen. Soweit sinnvoll, werden andere Arten wie Sauerkirsche, Pflaume, Vaccinium- und Ribes-Beeren und Tomaten einbezogen, um eine große Breite intrinsischer Platzempfindlichkeit abzudecken.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Eckard Grimm