Where almond trees store energy can affect yield

Where almond trees store energy can affect yield

Perennial plants store carbohydrates to bridge carbon shortages. Like those in the winter for example. Now American researchers show that it matters where a plant creates those carbohydrate stores.

Trees, bushes, and other perennial plants create stores of sugars and starch to bridge times of shortage. This enables trees who lose their leaves in autumn can survive till in the next spring when their leaves start to grow again and produce sugars via photosynthesis. But also, in times of stress, like warm dry days during which plants prefer to keep their stomata close and slow down their photosynthesis. In both cases stored carbohydrates are essential.

But how the amount and location of carbohydrate reserves influence the future growth of plants was less clear. To find out, the researchers measured the reserves of almond trees. They also looked at the growth of the tree trunk and the almond yield. They did this both in autumn, when the trees entered a period of shortage, and in spring, just after the leaves started to unfold.

Higher yield

As expected, the reserves were at the beginning of spring lower than they were in autumn. The researchers noticed that when a tree had more reserves in its branches their almond yield was also higher. The researchers suggest that having a more reserves in the branches enabled the trees to use that energy for the development of flowers which bloom in early spring. And more flowers means a bigger chance for more almonds later in the year.

What surprised the researchers was that the growth of the tree trunk was negatively correlated with the reserves in the tree trunk. This was unexpected because the in the trunk stored carbohydrates were also not correlated to a higher almond yield. It therefore appears that almond trees have one or more other destinations for the stored carbohydrates.

Wild trees have more reserves

Another thing that caught the attention of the researchers was that during the winter the stored starch reduced, but that the free available sugars stayed more or less at a similar level, or in the case of branches even increased. This, say the researchers, suggest two things. Firstly, that the plant tries to keep the level of freely available sugars at a steady level, through digesting starch bit by bit into sugars. And secondly that a high level of freely available sugars in the branches at the start of spring are needed for the support of that first growth spurt.

Now is this research done with almond trees selected for a high almond yield, and not for having a good buffer during the winter. The researchers noticed that the reserves of the almond trees only took up 0.8 to 2.2% of their total mass. Trees that you come across in a forest put aside as reserve between 4 to 8% of their mass. Which is much more. This makes almond trees more vulnerable for stress. Although tree management practices can lessen the dependence on stored carbohydrates.

Literature

Veeravelli, S.S., McElrone, A.J., Wright, I.R. et al. Trees just go “nuts”: prioritizing carbon allocation to yield in almond trees. Planta 263, 142 (2026). https://doi.org/10.1007/s00425-026-05003-0

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Waar amandelbomen hun energie opslaan, beïnvloedt de opbrengst

Waar amandelbomen hun energie opslaan, beïnvloedt de opbrengst

Meerjarige planten leggen koolhydraat voorraden aan om schaarste te overbruggen. Bijvoorbeeld zoals tijdens de winter. Nu laten Amerikaanse onderzoekers zien dat het nogal uitmaakt waar de plant z’n voorraden aanlegt.

Bomen, struiken, en andere meerjarige planten leggen voorraden van suikers en zetmeel aan om tijden van schaarste te overleven. Dit zorgt ervoor dat bomen die hun blad in de herfst verliezen het overleven totdat ze in de lente weer bladeren groeien die met behulp van fotosynthese nieuwe suikers aanmaken. Maar ook in tijden van stress, zoals tijdens warme droge dagen wanneer de planten de huidmondjes van hun bladeren gesloten willen houden en daarom de fotosynthese afschalen, bieden opgeslagen koolhydraten een uitkomst.

Maar hoe de hoeveelheid en de locatie van de koolhydraat reserves de toekomstige groei van de plant beïnvloeden was minder duidelijk. Om daar duidelijkheid in te krijgen maten de onderzoekers de reserves in amandelbomen, en keken daarnaast naar de stam groei en amandel oogst. Dit deden ze in de herfst toen de bomen een periode van schaarste ingingen, en in de lente, net nadat de bladeren zich ontvouwden.

Hogere opbrengst

Zoals verwacht waren de reserves aan het begin van de lente lager dan in de herfst. Daarbij viel op dat wanneer een boom meer reserves in z’n takken aanlegde de amandel opbrengst ook hoger was. De onderzoekers suggereren dat dit komt omdat de boom dat meer energie kan steken in de ontwikkeling van de bloemen die in het vroege voorjaar bloeien. En meer bloemen betekend een grotere kans op meer amandelen later in het jaar.

Wat de onderzoekers verbaasde was dat de groei van de stam van de boom zich negatief verhoudt tot de koolhydraat reserves in de stam. Dit was tegen de verwachtingen in omdat de in de stam opgeslagen koolhydraten ook niet bijdragen aan een hogere amandel opbrengst. Daarom lijkt het erop dat amandelbomen nog een of meerdere bestemmingen hebben voor de opgeslagen koolhydraten.

Wilde bomen hebben meer reserves

Wat verder opviel is dat gedurende de winter de hoeveelheid opgeslagen zetmeel gestaagd afnam, maar de vrijer beschikbare suikers min of meer gelijk bleven, of in het geval van takken zelfs toenamen. Dit, zo zeggen de onderzoekers, suggereert twee dingen. Ten eerste probeert de plant het niveau van vrijelijk beschikbare suikers zo gelijkmatig te houden, door beetje bij beetje zetmeel om te zetten in suikers. Ten tweede suggereert de grotere hoeveelheid vrije suikers in de takken in het begin van de lente, dat deze nodig zijn om de eerste groeispurt te ondersteunen.

Nu is dit onderzoek gedaan met amandelbomen, gekweekt voor een hoge amandel opbrengst, niet voor een goede buffer gedurende de winter. Het viel de onderzoekers op dat de reserves van amandelbomen maar 0.8 tot 2.2% van hun massa in beslag nemen. Bomen die je in het bos ziet zetten wel 4 tot 8% van hun massa aan de kant als reserves. Veel meer dus. Dit maakt de amandelbomen kwetsbaarder voor stress. Al kan goede verzorging van de bomen daar een deel daarvan opvangen.

Literatuur

Veeravelli, S.S., McElrone, A.J., Wright, I.R. et al. Trees just go “nuts”: prioritizing carbon allocation to yield in almond trees. Planta 263, 142 (2026). https://doi.org/10.1007/s00425-026-05003-0

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.

CO2 regulates stomata opening

CO2 regulates stomata opening

Stomata, the pores on the underside of the leaf, let CO2 in for photosynthesis and water vapour out. Regulation of these openings is of great importance for the plant. Are these pores open too long during hot dry days, then a plant loses lots of water, but when they are close there can be no photosynthesis and the plant starves. Now researchers show that by an increasing of CO2 in the atmosphere plants are not using this to fix more energy but for saving water.

The closing and opening of the stomata goes accompanied by an increase or decrease of the internal pressure in the guard cells of stomata. the cell regulates this by pumping potassium ions in or out of the cell. This in turn activates the process of osmosis, the movement of water from one side of the membrane to the other side in order to keep the ion concentration – in this case potassium ions – on both sides of the membrane as equal as possible. Extra water in the guard cells of the stomata allows them to swell and close the pore. Less water has the opposite effect.

Less potassium pumps

Through adding a fluorescent tag to the potassium pump KAT1 the researchers noticed that by an increase of CO2 there are less KAT1 potassium pumps in the membrane. To check if the cell actively removes those potassium pumps the researchers used a locally deactivated the tag. Under normal CO2 levels no new signal appeared, but at higher CO2 levels a new signal was quickly observed. The only way a new signal could appear that quickly was by placing a new potassium pump with an active tag into that area.

For removing and placing proteins in the cell membrane the cell uses a system called SNARE. The proteins of the SNARE system are able to create a small membrane bubble using the membrane around the protein that they want to remove, in such a way that the to removed protein is part of that newly formed membrane bubble. The SNARE system can also intergrade those membrane bubbles into the cell membrane.

SYP121 is one of the proteins of the SNARE-system that recognises proteins that the cell wants to remove from the membrane. The researchers checked if SYP121 also recognises KAT1 by an increase of CO2. In plants without SYP121 the potassium pump KAT1 remained in the cell membrane by an increase of CO2.

Efficient water use

The researchers expected that by an increase of CO2 more SYP121 would bind to KAT1. But when they checked this, they found that the opposite occurred. This suggest that not the binding of SYP121 to KAT1, but the not binding of SYP121 to KAT1 signals that KAT1 needs to be removed by the SNARE-system.

Lastly the researchers analysed the effect that of the removal of the potassium pump has on plants growing under increase CO2 levels. Plants without SYP121, who can’t adjust the numbers of their potassium pumps in response to CO2, appeared to grow less at higher CO2 levels. These plants also closed and opened their stomata slower than plants with SYP121. In addition, plants without SYP121 had a lower water use efficiency.

Al together this study shows that the stomata of plants react to the amount of CO2 in the air. Not as much as to increase the amount of CO2 that they take up, but to limit the amount of water that evaporates.

Literature

Yu, Z., Waghmare, S., Farami, S., Blatt, M.R., and Karnik, R. (2026). CO2-sensitive K+ channel traffic affects stomata and whole-plant water use. J. Integr. Plant Biol.00: 1–18. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.70269

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

CO2 reguleert de opening van huidmondjes

CO2 reguleert de opening van huidmondjes

Huidmondjes, de poriën aan de onderkant van het blad, laten CO2 voor fotosynthese naar binnen en waterdamp naar buiten. Regulering van de opening van deze poriën is dus van levensbelang voor de plant. Staan ze te lang open tijdens een warme droge dag dan verliest een plant veel water, maar als de poriën dicht zijn kan er geen fotosynthese plaatsvinden, en verhongerd de plant. Nu laten onderzoekers zien dat bij een toename aan CO2 in de atmosfeer planten dit niet aanpakken om meer energie vast te leggen, maar om water te besparen.

Het sluiten en openen van de huidmondjes gaat gepaard met een toename of afname van de interne druk in de huidmondjescellen. Dit regelen de cellen door kaliumionen naar binnen of naar buiten te pompen. Dit zorgt ervoor dat osmose, het verplaatsen van water van een kant van het membraan naar de andere kant van het membraan om de ion concentratie – in dit geval kaliumionen – aan beide kanten zo gelijk mogelijk te houden, in gang komt. Extra water in de huidmondjescellen zorgt ervoor dat deze zich uitzetten en daardoor sluiten. Minder water heeft het tegenover gestelde effect.

Minder kaliumpompen

Door aan de kaliumpompen een fluorescerend vlaggetje te hangen zagen de onderzoekers dat bij een toename aan CO2 er minder KAT1 kaliumpompen in het membraan aanwezig waren. Om te kijken of de cel de kaliumpompen actief verwijderde schakelde de onderzoekers het vlaggetje lokaal uit. Onder normale CO2 omstandigheden kwam er geen nieuw signaal, maar bij een toename aan CO2 kwam er al snel weer een nieuw signaal. De enige manier waarop er zo snel een nieuw signaal kan komen is door er een kaliumpomp met een actief vlaggetje in te zetten.

Het weghalen en weer terugplaatsen van eiwitten in het membraan doet de cel met behulp van het SNARE-systeem. Hierbij vormen de eiwitten van het SNARE-systeem een blaasje van het membraan rondom het eiwit dat ze willen weghalen. Ook kan het SNARE -systeem membraanblaasjes in het celmembraan plaatsen.

SYP121 is een van de eiwitten van het SNARE-systeem dat de eiwitten herkent die de cel uit het membraan wil weghalen. De onderzoekers gingen na of SYP121 ook KAT1 herkent bij een toename van CO2. In planten zonder SYP121 bleef de kaliumpomp KAT1 ook bij een toename van CO2 in het celmembraan zitten.

Efficiënt watergebruik

De onderzoekers verwachte dat dit kwam omdat bij een toename van CO2 er meer SYP121 aan KAT1 bindt. Maar toen ze dat checkte bleek het tegenovergestelde het geval te zijn. Dit suggereert dat niet het binden van SYP121 aan KAT1, maar het niet binden van SYP121 aan KAT1, KAT1 markeert voor het weghalen door het SNARE-systeem.

Als laatste gingen de onderzoekers na wat voor effect dit weghalen van de kaliumpomp bij toename van CO2 heeft op de huidmondjes en de groei van de plant. Planten zonder SYP121, die dus niet hun kaliumpompen konden aanpassen aan de hoeveelheid CO2, bleken minder goed te groeien wanneer er meer CO2 aanwezig was. Ook sloten en opende deze planten hun huidmondjes langzamer dan planten waar SYP121 wel aanwezig was. Daarnaast gingen SYP121 loze planten minder efficiënt met water om.

Al met al laat deze studie dus zien dat de huidmondjes in planten reageren op de hoeveelheid CO2 in de lucht. Niet zo zeer om de hoeveelheid CO2 die ze opnemen te verhogen, maar om de hoeveelheid water dat ze uitstoten te verminderen.

Literatuur

Yu, Z., Waghmare, S., Farami, S., Blatt, M.R., and Karnik, R. (2026). CO2-sensitive K+ channel traffic affects stomata and whole-plant water use. J. Integr. Plant Biol.00: 1–18. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.70269

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.