Warum produzieren Kürbisse so viel Flüssigkeit, wenn ihre Stängel geschnitten werden?

Mitglieder der Familie der Cucurbitaceae (Kürbis, Kürbis, Gurke, Melone usw.) sind insofern einzigartig*, als sie zwei unterschiedliche Phloeme besitzen, siehe Abbildung unten. Das faszikuläre Phloem (FP) ist die Haupttransportleitung und ähnelt eher den Phloemen anderer Pflanzenfamilien. Seine Rolle besteht darin, Photosynthese und andere Nährstoffe zu transportieren (Turgeon & Oparka, 2010). Das extrafaszikuläre Phloem (EFP) ist kleiner und hat eine für ein Phloem untypische Zusammensetzung. Obwohl uns dieses duale Phloemsystem seit Jahrhunderten bekannt ist (Crafts, 1932; Fischer, 1883, 1884, 1886), wird es oft ignoriert!!

Es wurde festgestellt, dass die kleineren Stränge von EFP die Quelle der extremen Blutungen sind, die bei Kürbisgewächsen beobachtet werden (Zhang et al ., 2010). Dieses übermäßige Ausbluten hat jedoch dazu geführt, dass Kürbisgewächse eine sehr beliebte Modellpflanze für Studien zur Phloemzusammensetzung sind, da reichlich Phloeminhalte leicht zugänglich sind. Dies ist problematisch, da wir jetzt wissen, dass das Exsudat von den atypischen EFP-Strängen stammt, was es zu einem schlechten Modell macht (vielleicht ist es überhaupt kein Phloem)!

Der Grund dafür, dass das EFP bei einer Verletzung nicht blockiert, liegt darin, dass ihm Blockierungs- und Versiegelungsmechanismen (wie P-Proteine ​​und Pektine) fehlen, die normalerweise vorhanden sind, um das Phloem vor Schäden oder Krankheiten zu schützen und den Verlust lebenswichtiger Metaboliten zu verhindern. Die Tatsache, dass diese in EFP nicht vorhanden sind, zusammen mit der Tatsache, dass EFP reich an Abwehrproteinen ist (Walz et al ., 2004), könnte auf eine defensive Rolle für dieses sekundäre Phloem hindeuten. Seine anatomische Platzierung um die lebenswichtigen Gefäßtransportleitungen unterstützt diese Idee.

*Weitere sind nicht bekannt, könnten aber durchaus existieren.

Literaturverzeichnis

• Crafts, AS „Phloem-Anatomie, Exsudation und Transport von organischen Nährstoffen in Kürbisgewächsen.“ Pflanzenphysiologie 7, No. 2 (1932): 183–225.

• Fischer, A. „Das Siebröhrensystem von Cucurbita“. Berichte Deutsche Botanische Gesellschaft 1 (1883): 276–279.

• Fischer, A. „Neue Beiträge zur Kenntnis der Siebröhren“. Berichte über die Verhandlungen der Königlich-Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaften zu Leipzig, Mathematisch-Physische Klasse 38 (1886): 291–336.

• Fischer, A. Untersuchungen über das Siebröhrensystem der Cucurbitaceen. Berlin, 1884.

• Turgeon, R. und Oparka, K. „Das geheime Phloem der Kürbisse.“ Proceedings of the National Academy of Sciences 107, No. 30 (2010): 13201 –13202.

• Walz, C. und Giavalisco, P. und Schad, M. und Juenger, M. und Klose, J. und Kehr, J. „Proteomics of Curcurbit Phloem Exudate Reveals a Network of Defense Proteins.“ Phytochemie 65, Nr. 12 (2004): 1795–1804.

• Zhang, B. und Tolstikov, V. und Turnbull, C. und Hicks, LM und Fiehn, O. „Divergentes Metabolom und Proteom deuten auf funktionelle Unabhängigkeit von dualen Phloem-Transportsystemen in Kürbisgewächsen hin.“ Proceedings of the National Academy of Sciences 107, No. 30 (2010): 13532.

Beim Durchsehen einiger Papiere ist mir nicht klar, dass Botaniker tatsächlich wissen, warum dies der Fall sein sollte, und ich bin sicher, dass Sie qualifizierter als ich sind, dies zu kommentieren, Richard! Allerdings gibt es einige Diskussionen darüber in Zhang et al. (2012).

Diese Autoren argumentieren, dass das „Exsudat von Kürbissen reichlich vorhanden ist“ aufgrund physiologischer Anpassungen aufgrund ihrer Wuchsform – dh sie sind Ranken und benötigen als solche oft die strukturelle Unterstützung anderer Pflanzen. Reben kompensieren das Fehlen einer tragenden Stammstruktur, indem sie Xylemgefäße haben, die breiter sind als vergleichbare freistehende Arten, und eine „hohe hydraulische Leitfähigkeit“ (die ein Maß dafür ist, wie leicht Wasser durch die Poren fließt – im Fall von Curcubits – sehr leicht). . Ebenso sind Siebrohre und Siebporen im Vergleich zu Arten in anderen Familien sehr breit. Da diese Siebrohre einen so großen Querschnitt haben, dichten sie nicht ohne weiteres ab.

• Ursprung und Zusammensetzung von Cucurbit-Phloem-Exsudat C Zhang, X Yu, BG Ayre, R. Turgeon – Pflanzenphysiologie, 2012 – Am Soc Plant Biol. 158, 3

Siehe auch:

• Warum Reben schmale Stämme haben: Histological trends in Bauhinia (Fabaceae), Ewers, F., Fisher, J, Oecologia, 1991, 88, 2