Phytomer
Kurzdefinition
Ein Phytomer ist die grundlegende, sich wiederholende Baueinheit des Sprossachsensystems — bestehend aus einem Internodium, einem Knoten mit Blatt und einer Achselknospe. In Cannabis bestimmt die Variation dieser Einheiten — Internodien-Länge und Verzweigungspotenzial — die gesamte Pflanzenarchitektur.
Wissenschaftliche Beschreibung
Komponenten
| Komponente | Beschreibung | Cannabis-Spezifika |
|---|---|---|
| Internodium | Stammsegment zwischen zwei Knoten | Länge: juvenil kurz, Stretch-Phase lang, Infloreszenz kurz |
| Knoten (Node) | Ansatzpunkt Blatt + Achselknospe | Zählung für Trainings-Timing (Topping an Knoten 4) |
| Blatt | Fotosyntheseorgan | Juvenil: einfach; adult: 7-11-fingerig palmat zusammengesetzt |
| Achselknospe | Sekundäres Meristem (AXM) | Enthält eigenständiges Meristem; dormant unter Apikaldominanz |
| Brakteen | Ab reproduktiver Phase | Tragen Einzelblüten und trichomreiche Oberfläche |
Molekulare Kontrolle der Phytomerbildung
| Gen/Familie | Funktion | Modellorganismus |
|---|---|---|
| STM (SHOOT MERISTEMLESS) | KNOX-Homeodomain-TF; SAM-Erhalt; kontinuierliche Phytomerproduktion | Arabidopsis (PMC11696002) |
| WUS (WUSCHEL) | Stammzellidentität im SAM | Arabidopsis (PMC10573764) |
| CLV1/CLV3 | Receptor-Ligand; begrenzt WUS-Expression | Arabidopsis (PMC10573764) |
| KNAT1/BP (BREVIPEDICELLUS) | KNOX; Internodium-Identität und -Elongation | Arabidopsis (PMC11696002) |
| LFY/AP1 | Meristem-Identitätsgene; Übergang vegetativ → reproduktiv | Cannabis (DOI:10.3389/fpls.2019.00350) |
| BRC1/TB1 | TCP-TF; Achselknospen-Repressor | Arabidopsis/Mais |
Cannabis-Homologe der KNOX/WUS/CLV-Gene sind phylogenetisch konserviert, aber funktionell noch nicht vollständig charakterisiert.
Cannabis-spezifische Phytomer-Architektur
Unter Langtag: Ein Phytomer = Internodium + großes Fächerblatt + Achselknospe + 2 Brakteen mit Einzelblüte.
Unter Kurztag: Jedes Achselmeristem produziert neue Phytomere, die wiederum Achselmeristeme tragen — rekursive Struktur bis zu 7 Verzweigungsordnungen. Ergebnis: zusammengesetzte Traubeninfloreszenz (racemose panicle).
Hormonelle Steuerung am Phytomer
- Auxin (apikale Dominanz): Fernsignal, das Achselknospen inhibiert
- Cytokinine: Lokale Knospen-Aktivierung (PIN1-Reorientierung)
- Gibberelline: Internodien-Elongation (internodien)
- Strigolactone: Sekundärer Knospen-Inhibitor; PIN1-Depletion
Biologische Auswirkungen
Unter Langtag — monopodiales Wachstum (eine dominante Hauptachse). Unter Kurztag — Apikaldominanz teilweise aufgehoben, sympodialer Charakter, rekursive Phytomerproduktion.
Stoffwechsel pro Phytomer-Typ: - Vegetative Phytomere: Calvin-Zyklus dominiert (Fotosynthese) - Reproduktive Phytomere: Cannabinoid-Biosynthese (MEP-Weg, CBGAS, THCAS) in Trichomköpfen hochreguliert
Sichtbare Marker: Internodiumlänge, Blattgröße und -form, Brakteen-Entwicklung, Blütenstatus (Einzelblüte vs. Infloreszenzast).
Anbau-Relevanz
Das Phytomer-Konzept erklärt, warum Eingriffe an einem Knoten vorhersagbare lokale Effekte haben:
- Topping: Entfernung des apikalen Meristems bricht Apikaldominanz; Achselknospen der obersten Phytomere treiben aus. Optimaler Zeitpunkt: Knoten 4 (17-25% Höhenreduktion, stärkster lateraler Austrieb; PMC13101382)
- Defoliation: Entfernung einzelner Phytomer-Blätter beeinflusst Source-Sink-Balance des jeweiligen Knotens
- Lollipopping: Entfernung basaler Phytomere (schwach beleuchtet) lenkt Assimilate in apikale Infloreszenz-Phytomere
Typische Mythen: (1) "Alle Knoten sind gleich" — falsch, basale Phytomere haben größere Blätter und längere Internodien. (2) "Mehr Verzweigung = mehr Ertrag" — nur bedingt; übermäßige Verzweigung produziert viele kleine, weniger trichomreiche Infloreszenz-Fragmente.
Verwandte Begriffe
- internodien — Längenregulation durch GA/DELLA-Achse
- apikaldominanz — Auxin/Cytokinin/Strigolacton-Kontrolle der Achselknospen
- bbch-skala — Phytomerzählung als Grundlage der BBCH-Stadien
- phyllotaxis — räumliche Anordnung der Phytomere am Spross
Quellen
- Spitzer-Rimon B. et al. (2019): Architecture and Florogenesis in Female Cannabis sativa Plants. DOI:10.3389/fpls.2019.00350
- Linden J. et al. (2026): Flowering at the phytomer scale. Trends in Plant Science. DOI:10.1016/j.pbi.2026.102236
- PMC10573764 — Stem Cells: Engines of Plant Growth and Development
- PMC11696002 — Regulation of meristem and hormone function revealed through STM