Water relations in detached sweet cherry fruit and their role in the postharvest disorder 'orange peel' (shrivelling)
Final Report Abstract
Die Entstehung von Orangenhaut auf der Süßkirsche (Prunus avium L.) beeinträchtigt das Aussehen der Frucht und den Marktwert. Dies ist ökonomisch bedeutsam, da Kirschen mittlerweile international auch off-season gehandelt werden und dies zwangsläufig mit einer längeren Nacherntephase verbunden ist. Ziel des Projektes war (1) die morphologische Charakterisierung, die Identifikation der Ursache sowie die Bestimmung von Einflussfaktoren bei der Entstehung von Organgenhaut, (2) die Bestimmung des Wassertransportes zwischen Stiel und Frucht und (3) die Bestimmung potentieller Gradienten im Wasserpotential innerhalb der Frucht. Das Ausmaß von Orangenhaut wurde mittels eines Interferometers nach Lagerung bei 2 °C und 76 % RH als topografische Rauheit oder durch Bonitur mithilfe eines vierstufigen Boniturschemas quantifiziert. Orangenhaut auf Kirschen ähnelt im Aussehen der Schale von Zitrusfrüchten, lediglich auf feinerem Maßstab. Unter Standardlagerungsbedingungen trat Orangenhaut ab 7 d nach der Ernte auf. Die Symptome waren am stärksten an der Schulter sowie im äquatorialen und distalen Bereich der Frucht. Es gab keine Beziehung zwischen der Verteilung von Orangenhautsymptomen und derjenigen von Spaltöffnungen oder Mikrorissen. Auf mikroskopischer Ebene sind die Vertiefungen in der Fruchtoberfläche deutlich größer als die periklinalen Oberflächen einzelner Epidermiszellen, aber ähnlich groß wie die Maschen des Leitbündelnetzes (sog. „Minor veins“), das unmittelbar unter der Fruchthaut im äußeren Fruchtfleisch sichtbar ist. Die Anfälligkeit für Orangenhaut unterschied sich zwischen Sorten. Am wenigsten anfällig waren ‘Dönissens Gelbe‘ und ‚Gil Peck‘, mittel anfällig ‚Sam‘, ‘Kordia’, ‘Merchant’ und die Sauerkirsche ‘Ungarische Traubige’, und am anfälligsten ‘Adriana’, ‘Regina’ und ‘Hedelfinger‘. Das Auftreten von Orangenhaut während der Lagerung nahm mit abnehmender Luftfeuchtigkeit zu. Orangenhaut trat jedoch auch bei 100 % Luftfeuchtigkeit auf, bei der Transpiration ausgeschlossen ist. Orangenhaut ist nicht reversibel - ein Eintauchen von Früchten in Wasser verringerte lediglich die Symptome, eliminierte diese jedoch nicht. Es gab keinen signifikanten Unterschied in der Permeanz der Fruchthaut oder im Turgor von Zellen des äußeren Mesokarps zwischen Früchten ohne und mit Orangenschale. Das osmotische Potenzial des Fleisches war stärker negativ als das der Haut, unabhängig davon ob die Frucht Symptome aufwies oder nicht. Während der Lagerung nahmen die osmotischen Potenziale von Fleisch und Haut weiter ab, der Gradient im osmotischen Potential blieb aber in gleicher Höhe bestehen. Die Ergebnisse belegen, dass der Wasserverlust der Haut ursächlich für die Entstehung von Orangenhaut ist. Der Wasserverlust der Haut erfolgt auf zwei Wegen: (1) Wasserdampfabgabe an die Atmosphäre durch Transpiration sowie (2) osmotische Dehydratation der Fruchthaut durch Wasserabgabe von der Fruchthaut an das Fruchtfleisch. Während die Transpiration der Früchte durch geeignete Lagerungsbedingungen minimiert werden kann, ist der interne Wassertransport aufgrund des internen Gradienten im osmotischen Potential nicht zu beeinflussen.
Publications
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(2015). Pedicel transpiration in sweet cherry fruit: Mechanisms, pathways, factors. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 140, 136-143
Athoo, T.O., Winkler, A., und M. Knoche
-
(2015). Postharvest osmotic dehydration of pedicels of sweet cherry fruit. Postharvest Biol. Technol. 108, 86-90
Knoche, M., Athoo, T.O., Winkler, A., und M. Brüggenwirth
-
(2015). Sweet cherry skin has a less negative osmotic potential than the flesh. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 140, 472-479
Grimm, E. und M. Knoche
-
(2016). Fruit apoplast tension draws xylem water into mature sweet cherries. Scientia Horticulturae, 209: 270–278
Winkler, A., Brüggenwirth, M., Ngo, N.S. und Knoche, M.
-
(2016). Xylem, phloem, and transpiration flows in developing sweet cherry fruit. Trees 30: 1821-1830
Brüggenwirth, M., Winkler, A. und Knoche, M.
-
(2017). Cell wall swelling, fracture mode, and the mechanical properties of cherry fruit skins are closely related. Planta 245, 765-777
Brüggenwirth, M. und Knoche, M.
-
(2018). Orange peel disorder in sweet cherry: Mechanism and triggers. Postharvest Biology and Technology 137, 119–128
Schlegel, H.J.; Grimm, E.; Winkler, A. und Knoche, M.
-
2019. Localized bursting of mesocarp cells triggers catastrophic fruit cracking. Horticultural Research, 6:79
Grimm E, Hahn J, Pflugfelder D, Schmidt M, van Dusschoten D and Knoche M.
-
(2020). Decreased deposition and increased swelling of cell walls contribute to increased cracking susceptibility of developing sweet cherry fruit. Planta, 2020 252(6):96. https://doi:10.1007/s00425-020-03494-z
Schumann, C., Sitzenstock, S., Erz, L. and Knoche, M.
-
(2020). Swelling of cell walls in mature sweet cherry fruit: Factors and mechanisms. Planta 251:65
Schumann, C. and Knoche, M.
