Project

Invloed van de waterbalans en het functioneren van het fasculair weefsel op de vruchtkwaliteit van tomaat en druif

Looptijd
01-01-2013 → 31-12-2016
Financiering
Gewestelijke en gemeenschapsmiddelen: IWT/VLAIO
Onderzoeksdisciplines
  • Natural sciences
    • Ecology
    • Environmental science and management
    • Other environmental sciences
Trefwoorden
vruchtkwaliteit vruchtontwikkeling plant vrucht interactie
 
Projectomschrijving

Waterbeschikbaarheid, of het gebrek eraan, is één van de meest invloedrijke
factoren voor plant- en vruchtgroei. Planten zullen normaliter het best gedijen als
ze goed bewaterd worden, en vruchtopbrengsten zullen bijgevolg het hoogst zijn
in goed bewaterde omstandigheden. Daar staat echter tegenover dat een matig
watertekort een positieve invloed kan hebben op de vruchtkwaliteit omdat er zich
hogere concentraties aan suikers en verscheidene andere kwaliteitsgerelateerde
componenten opstapelen in de vrucht. Bijgevolg kan een balans tussen
vruchtkwaliteit en -opbrengst gezocht worden door de waterbeschikbaarheid te
beïnvloeden. De plant is van cruciaal belang in deze wisselwerking tussen water,
suikers, en de vrucht. Mogelijke stresseffecten van een verminderde
waterbeschikbaarheid zullen dan ook via de plant hun impact op de vrucht
hebben.
Daarom werd in dit doctoraatsproefschrift gekeken naar het effect van de
waterstatus van de plant op de vruchtontwikkeling alsook de plantvruchtinteractie.

Er werd niet enkel aandacht besteed aan de vruchtkwaliteit zelf,
maar ook aan de onderliggende mechanismen, zoals de relatieve bijdragen van
xyleem en floëem tot vruchtgroei. Gezien hun wetenschappelijk en economisch
belang werd dit onderzoek uitgevoerd op tomaat en druif. Hun economisch
Samenvatting
178
belang wordt geïllustreerd door het feit dat tomaat (botanisch gezien een vrucht,
maar culinair gezien een groente) het belangrijkste groentegewas ter wereld is,
terwijl druif het belangrijkste vruchtgewas is. Hun wetenschappelijke relevantie
toont zich in het feit dat tomaat en druif worden gezien als dé modelvruchten voor
twee verschillende vruchtgroeistrategieën: tomaten groeien volgens een
sigmoïdaal patroon, terwijl druiven een dubbelsigmoïdaal groeipatroon vertonen.
Een gelijkaardige onderzoeksstrategie werd gevolgd voor zowel tomaat als druif:
metingen van vruchtgroei en -kwaliteit werden gecombineerd met plantmetingen
(sapstroom, stamdiametervariaties, stamwaterpotentiaal) op planten blootgesteld
aan verschillende niveaus van waterbeschikbaarheid. Een verminderde
waterbeschikbaarheid voor de plant kan niet enkel gerealiseerd worden door een
vermindering van de irrigatie (i.e. droogte), maar ook door het zoutgehalte van de
nutriëntenoplossing aan te passen. Deze laatste methode is van specifiek belang
voor bodemloze teelten, en is bijgevolg enkel toegepast op tomaat. Onze
bevindingen toonden aan dat een verhoogd zoutgehalte een groter positief effect
had op de vruchtkwaliteit dan droogte, en onze plantmetingen leerden ons
bovendien dat dit een gevolg was van het feit dat de vrucht onder verhoogd
zoutgehalte reeds vroeger in het seizoen de belangrijkste bestemming wordt voor
koolstof en dat het floëem (dat verantwoordelijk is voor het suikertransport naar
de vrucht) relatief gezien een grotere bijdrage tot de vruchtgroei leverde.
Daardoor konden tomaten met een hogere kwaliteit verkregen worden, zelfs
zonder dat er op korte termijn productieverlies werd geleden.
Bij druivelaar ontdekten we dat zelfs een zeer geringe vermindering van de
waterbeschikbaarheid, meestal niet eens aanzien als droogte in het veld, een
grote impact had op de water- en koolstofstatus van zowel plant als vrucht. De
positieve effecten van droogte waren gekoppeld aan een onvermijdelijk
opbrengstverlies. Het is echter zo dat opbrengst slechts van ondergeschikt
belang is voor de wijnboer: vruchtkwaliteit is hun eerste bezorgdheid aangezien
deze vruchtkwaliteit van cruciaal belang is voor de kwaliteit van de resulterende
wijn.
Naast het onderzoeken van vruchtkwaliteit en plant-vruchtinteracties werd ook
aandacht besteed aan twee prangende zaken die opgelost dienden te worden
om vooruitgang in zowel ons als toekomstig onderzoek toe te laten. Zo werd
bewezen dat het ringen van de trossteel door middel van hitte een correcte
manier is om de bijdrage van xyleem- en floëemwaterstroom tot de vruchtgroei te
bepalen. Deze techniek wordt reeds gebruikt sinds de jaren ’8 , maar werd nog
nooit grondig gevalideerd. Met een combinatie van histologie en in vivo MRI
(‘magnetic resonance imaging’) werd deze validatie eindelijk gerealiseerd.
Bijgevolg waren we in staat om deze techniek te gebruiken om het effect van een
verhoogd zoutgehalte op de relatieve bijdragen van xyleem en floëemfluxen naar
de vrucht te onderzoeken. Dit onderzoek leerde ons dat de relatieve bijdrage van
floëem naar de vrucht steeg van 20% naar 60% onder een verhoogd zoutgehalte.
De tweede zaak die onderzocht werd, is de irreversibele krimp die zich voordoet
in de stam van druivelaars kort na de véraison (i.e. het begin van het
rijpingsproces van de druiven). Deze specifieke krimp, die niet gerelateerd is aan
droogte, leidt ertoe dat metingen van stamdiametervariaties nutteloos zijn
gedurende deze periode, en de oorzaak van deze krimp was totnogtoe
onbekend. Wij ontdekten dat deze krimp kort na de véraison het gevolg is van het
afsterven van de buitenste bastlagen, een jaarlijks weerkerend fenomeen dat
volledig losstaat van omgevingsfactoren.
Onze opgedane kennis werd finaal geïntegreerd in een mechanistisch,
gekoppeld plant-vruchtmodel dat de groei van de plant en de vrucht kan
simuleren. Dit model werd toegepast op zowel tomaat als druif om de drijvende
krachten achter water- en koolstoftransport van de plant naar de vrucht te
bestuderen, alsook om verschillen tussen tomaat en druif betreffende
vruchtgroeipatronen en onderliggende mechanismes onder de loep te nemen.
Dit onderzoek heeft de krachtige combinatie van plantmetingen en mechanistisch
modelleren om de mechanismen die vruchtontwikkeling sturen, in de verf gezet.
Deze werkwijze zou bijgevolg kunnen ingezet worden in commerciële teelten om
telers te ondersteunen in hun beslissingen omtrent irrigatiebeheer, en zou hen
kunnen helpen zo de balans tussen vruchtproductie en -kwaliteit te optimaliseren
naar hun eigen noden of de noden van de consument.