Kurzdefinition
Wissenschaftliche Beschreibung
Kurzdefinition
Die Source-Sink-Beziehung beschreibt die Allokation photosynthetisch fixierter Assimilate von exportierenden Quellgeweben (Source: reife, photosynthetisch aktive Blätter) zu konsumierenden Senkengeweben (Sink: Blüten, Wurzeln, Trichome, wachsende Triebe). In Cannabis sativa sind die Blüten-Trichome während der Blühphase die dominante Sink-Organe; THC-Chemovare zeigen eine höhere Sink-Stärke als CBD-Chemovare (Jost et al. 2024). Die Sink-Stärke bestimmt maßgeblich den Cannabinoid-Ertrag.
Wissenschaftliche Beschreibung
Source-Gewebe: Primäre Source-Gewebe in Cannabis sind voll ausgereifte Blätter mit positivem CO₂-Austausch (positiver Netto-Photosynthese). Sie produzieren mehr Saccharose als sie selbst verbrauchen und exportieren den Überschuss über das Phloem.
Sink-Gewebe und Sink-Stärke: Sink-Stärke = Sink-Aktivität (metabolische Rate der Assimilat-Verwertung) × Sink-Größe (Biomasse, Oberfläche)
Größte Sinks in Cannabis während der Blüte: 1. Blüten-Trichome (Cannabinoid-Biosynthese; hohe metabolische Aktivität) 2. Blüten-Kelchblätter (Zellexpansion) 3. Samen (in befruchteten Pflanzen: Lipid- und Proteinspeicherung) 4. Aktive Wachstumspunkte (Meristeme) 5. Wurzeln (kontinuierlicher Sink, aber geringer als Blüten)
THC vs. CBD-Chemovar Sink-Stärke: Jost et al. (2024, PMC11659186) zeigten in einem direkten Vergleich, dass THC-Chemovare signifikant höhere Assimilat-Flussraten in die Blüten aufweisen als CBD-Chemovare bei vergleichbarer Blütenmasse. Dies impliziert, dass die Enzymaktivität der THCAS höher ist (höhere metabolische Sink-Aktivität) und/oder die Trichom-Dichte größer. Die höhere Sink-Stärke erklärt die höheren THC-Gehalte pro Gramm Blütentrockenmasse.
Invertasen als Sink-Aktivierungsenzyme: Zellwand-gebundene Invertasen (CWI, Cell Wall Invertase) und vakuoläre Invertasen (VIN) spalten importierte Saccharose → Glucose + Fructose. Dies aufrechterhält den Saccharose-Konzentrationsgradienten (hohe Saccharose im Phloem → niedrige in Sink-Zelle) und treibt den Massenfluß. Invertase-Aktivität ist ein molekulares Maß der Sink-Aktivität.
SWEET-Transporter: SWEETs (Sugar Will Eventually be Exported Transporters) sind bidirektionale Saccharose-Facilitatoren in der Siebelement-Plasmamembran und im Sink-Gewebe-Apoplasten. Sie ermöglichen Saccharose-Exfluß aus dem Phloem ohne aktiven Protonenpumpen-Einsatz. Cannabis-SWEET-Genexpression korreliert mit Sink-Aktivität in Blüten.
Source-Sink-Umkehr unter Belastung: Bei Pathogenbefall oder mechanischer Schädigung eines Blattes kann es temporär vom Source- zum Sink-Gewebe werden (verstärkte lokale Saccharose-Aufnahme für Abwehrstoffwechsel).
Quantitative Source-Sink-Beziehung in Cannabis: Das Source-Sink-Verhältnis (Source:Sink-Biomasse-Ratio) beeinflusst die Cannabinoid-Konzentration pro Gramm Blüte. Licht-Management (Canopy-Management, Defoliation) zielt auf Optimierung dieses Verhältnisses.
Biologische Auswirkungen
- Cannabinoid-Ertrag: Höhere Sink-Stärke der Trichome → mehr Assimilat-Durchsatz → mehr Precursor (Acetyl-CoA, Malonyl-CoA) → höheres Cannabinoid-Potenzial.
- Blütenqualität: Ausreichende Source-Kapazität (gut beleuchtete, gesunde Blätter) ist Voraussetzung für maximale Blütenmasse; Defoliation bei schlechter Lichtdurchdringung verbessert Ertrag.
- N-Umverteilung: Bei Seneszenz und N-Mangel werden N-Verbindungen aus alten Blättern in Blüten translokalisiërt (Source → Sink für N).
- Wasserverbrauch: Sinkgewebe mit hoher Metabolisierungsrate verbrauchen viel Wasser (für Turgor, Biosynthese) → korreliert mit Transpirationsrate des Gesamtbestands.
Anbau-Relevanz
- Licht-Optimierung: Canopy-Management (Low Stress Training, ScrOG) optimiert die Source-Blattfläche durch gleichmäßige Lichtverteilung → maximale photosynthetische Quellleistung.
- Blattentfernung (Defoliation): Gezielte Entfernung großer Laubblätter in der Blütephase kann Lichteinfall auf Blüten verbessern → erhöhte Sink-Aktivierung; aber Vorsicht bei Überdefoliation → Source-Verlust.
- CO₂-Supplementierung: Erhöhte Photosynthese → mehr Saccharose-Export aus Source → höherer Assimilat-Fluß zu Blüten-Sinks.
- Sortenauswahl: THC-Sorten mit hoher Sink-Stärke (hohe Trichom-Dichte, hohe THCAS-Aktivität) erzielen höhere THC-Gehalte auch bei identischer Anbautechnik.
- Häufiger Fehler: Frühzeitige Ernte bei gut gefüllten oberen Blütenständen übersieht unterentwickelte Sinks am Stängelende – gestaffelte Ernte maximiert Gesamt-Cannabinoid-Output.
Verwandte Begriffe
Phloem, Saccharose-Transport, SWEET-Transporter, Invertase (CWI/VIN), Sink-Stärke, Sink-Aktivität, Trichom-Biosynthese, Assimilat-Allokation, Source-Leaf, HLVd, Defoliation, CO₂-Supplementierung
Quellen
- Jost M et al. (2024): Assimilate sink strength in Cannabis THC vs CBD chemovars. PMCID: PMC11659186
- Andre CM, Hausman JF (2016): Cannabis secondary metabolites – phloem analysis. PMCID: PMC4740396
- Ho LC (1988): Metabolism and compartmentation of imported sugars in sink organs in relation to sink strength. Annu Rev Plant Physiol 39:355-378
Quellen
- https://doi.org/10.3390/agronomy12071492
- Danziger & Bernstein (2022): Cannabis phytocannabinoid production and crop physiology. Agronomy 12(7):1492. doi:10.3390/agronomy12071492