Die Xylem-Funktionalität ist kein direkter Indikator für den Fruchtverlust von Äpfeln vor der Ernte: Studie

Die Ernte von Apfelfrüchten (Malus × Domestica) bei optimaler gärtnerischer Reife ist entscheidend, um den Vorlieben der Verbraucher gerecht zu werden und die Qualität während der gesamten Lagerung aufrechtzuerhalten. Das Management während der Ernte wird durch ungleichmäßige Reifung, überlappende Reifegrade der Sorten und mangelnde Verfügbarkeit von Arbeitskräften erschwert.

Diese Komplikationen werden durch die Tendenz verschärft, dass Äpfel vor der Ernte vorzeitig abfallen [preharvest fruit drop (PFD). Preharvest is the second period in the growing season when fruit abscise from the tree, the first being immature fruitlet abscission 5 to 6 weeks after bloom, termed „June drop“ in the Northern Hemisphere.

Apple (Malus × domestica) growers can incur significant economic losses when fruit drop before they can be harvested [preharvest fruit drop (PFD)]. In manchen Jahren und Sorten können mehr als 30 % des potenziellen Ertrags verloren gehen. Züchter setzen häufig pflanzliche Bioregulatoren ein, um den PFD zu reduzieren, entweder durch Verzögerung der Reife oder durch Hemmung der Produktion von Zellhydrolyseenzymen im Fruchtstiel [naphthalene acetic acid (NAA)].

Die Suche nach einem physiologischen Indikator für PFD würde es Landwirten ermöglichen, die Anfälligkeit von Früchten für PFD einzuschätzen. Aufgrund seiner Verholzung wird angenommen, dass Xylem das letzte Gewebe ist, das im Fruchtstiel abgebaut wird, was zu PFD führt.

Um festzustellen, ob der Verlust der Xylemfunktionalität als Indikator für das PFD-Potenzial verwendet werden kann, wurden in den Jahren 2020 und 2021 Studien mit „Red Delicious“ durchgeführt, das mit AVG (132 µL·L−1), NAA (10 µL·L−1) behandelt wurde. und eine ethylenerzeugende Verbindung [ethephon (150 µL·L−1 in 2020, 200 µL·L−1 in 2021)] um eine Reihe von PFD-Potenzialen zu generieren. Die Xylemfunktionalität wurde in der Fruchtrinde beurteilt. Der interne Ethylengehalt (IEC), die Fruchtreifeindizes und die PFD-Raten wurden während des gesamten Erntezeitraums wöchentlich quantifiziert.

In den Jahren 2020 und 2021 reduzierte AVG die PFD im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle durch Senkung der IEC. Obwohl Ethephon nicht zu einem höheren PFD führte als unbehandelte Früchte, reduzierte NAA den PFD im Jahr 2020, nicht jedoch im Jahr 2021. Bei allen Behandlungen in beiden Jahren kam es während des gesamten Messzeitraums zu einer linearen Abnahme der Xylem-Funktionalität. Der kumulative PFD nahm exponentiell ab, als die Xylem-Funktionalität gegen Null ging und der klimakterische Anstieg des Ethylens begann. Gleichzeitig mit dem Anstieg von IEC und PFD kam es zu einem Anstieg der Expression von MdEG1 und MdPG2 im Fruchtstiel der Kontrolle im Vergleich zu mit AVG behandelten Früchten.

Die Ergebnisse einer aktuellen Studie, veröffentlicht im Zeitschrift der American Society for Horticultural Sciencestützte nicht die Hypothese, dass der Verlust der Xylem-Funktionalität direkt zu PFD führt.

Behandlungen, die die PFD wirksam einschränkten (AVG in den Jahren 2020 und 2021; NAA im Jahr 2020), führten nicht durchgängig zu einer höheren Xylemfunktionalität als Behandlungen mit erheblicher PFD. Der Verlust der Xylemfunktionalität ging nicht mit einer Zellwandhydrolyse im Fruchtstiel einher. IEC war ein besserer Indikator als die Xylem-Funktionalität im fortgeschrittenen Reifestadium, in dem in dieser Studie Fruchtabfall auftrat.

Es waren Anstiege der IEC, der Expression von Zellwand-Demontage-Genen und ein kumulativer Fruchtabfall zu erkennen. Weitere Analysen sind erforderlich, um festzustellen, ob MdEG1 und MdPG2 im Stiel/AZ zusätzlich zu den auf der Ethylenbiosynthese basierenden Werkzeugen als nützliche Marker zur Vorhersage des Fruchtabfalls dienen können. Zusammen können solche Tools dabei helfen, die Anfälligkeit für PFD vorherzusagen.