Populus trichocarpa -Populus trichocarpa

Populus trichocarpa
Populus trichocarpa 05897.JPG
Schwarze Pappel
Wissenschaftliche Klassifikation bearbeiten
Königreich: Pflanzen
Klade : Tracheophyten
Klade : Angiospermen
Klade : Eudicots
Klade : Rosiden
Befehl: Malpighiales
Familie: Salicaceae
Gattung: Bevölkerung
Abschnitt: Populus- Sekte. Tacamahaca
Spezies:
P. trichocarpa
Binomialer Name
Populus trichocarpa
Torr. & A.Grau ex. Haken.
PopulusTrichocarpaRange.jpg
Bereich
Synonyme
  • Populus balsamifera subsp. trichocarpa (Torr. & A. Gray ex Hook.) Brayshaw

Populus trichocarpa , die schwarze Pappel , westliche Balsam-Pappel oder kalifornische Pappel , ist eine sommergrüne Laubbaumart , die im westlichen Nordamerika beheimatet ist . Es wird für Holz verwendet und ist ein bemerkenswerter Modellorganismus in der Pflanzenbiologie .

Beschreibung

Es ist ein großer Baum, der eine Höhe von 30 bis 50 m (98 bis 164 ft) und einen Stammdurchmesser von über 2 m (6,6 ft) erreicht, was ihn zur größten Pappelart in Amerika macht. Es ist normalerweise ziemlich kurzlebig, aber einige Bäume können bis zu 400 Jahre alt werden. Eine Pappel im Willamette Mission State Park in der Nähe von Salem, Oregon , hält den nationalen und den Weltrekord. Bei der letzten Messung im April 2008 wurde festgestellt, dass diese schwarze Pappel 47 m hoch und 8,8 m hoch war, mit 527 Punkten.

Die Rinde ist grau und mit Lentizellen bedeckt, bei alten Bäumen wird sie dick und tief zerklüftet. Die Rinde kann hart genug werden, um beim Schneiden mit einer Kettensäge Funken zu verursachen. Der Stängel ist in den älteren Teilen grau und in den jüngeren Teilen hellbraun. Die Krone ist normalerweise grob konisch und ziemlich dicht. Bei großen Bäumen hängen die unteren Äste nach unten. Sporntriebe sind häufig. Das Holz hat eine helle Färbung und eine gerade Maserung.

Die Blätter sind 7–20 cm lang mit glänzender, dunkelgrüner Oberseite und blaugrüner, hellgraugrüner Unterseite; größere Blätter, bis zu 30 cm lang, können an Stumpftrieben und sehr wüchsigen jungen Bäumen gebildet werden. Die Blätter sind wechselständig, elliptisch mit einem gekerbten Rand und einer spitzen Spitze und netzförmiger Aderung (siehe Blattterminologie ). Der Blattstiel ist rötlich. Die Knospen sind konisch, lang, schmal und klebrig, mit einem starken Balsamduft im Frühjahr, wenn sie sich öffnen.

P. trichocarpa hat ein ausgedehntes und aggressives Wurzelsystem, das in Drainagesysteme eindringen und diese beschädigen kann. Manchmal können die Wurzeln sogar die Fundamente von Gebäuden beschädigen, indem sie den Boden austrocknen.

aufstrebende männliche Kätzchen
weibliche Kätzchen öffnen

Reproduktion

Blüte und Fruchtbildung

Männliche (pollenproduzierende) Kätzchen und Blattknospen (22. März) Sherwood , Oregon, USA

P. trichocarpa ist normalerweise zweihäusig ; männliche und weibliche Kätzchen werden auf getrennten Bäumen getragen. Die Art erreicht ein Blütealter von etwa 10 Jahren. Blumen können von Anfang März bis Ende Mai in Washington und Oregon erscheinen , und manchmal erst Mitte Juni im nördlichen und inneren British Columbia , Idaho und Montana . Staminate Kätzchen enthalten 30 bis 60 Staubblätter , verlängert auf 2 bis 3 cm und sind laubabwerfend . Pistillate Kätzchen sind bei Reife 8 bis 20 cm lang mit rundlich-eiförmigen , tricarpellierten , halb sitzenden Früchten von 5 bis 8 mm Länge. Jede Kapsel enthält viele winzige Samen mit langen, weißen Baumwollhaaren.

Saatgutproduktion und -verbreitung

Der Samen reift und wird von Ende Mai bis Ende Juni in Oregon und Washington verbreitet, aber häufig erst Mitte Juli in Idaho und Montana. In der Regel werden jedes Jahr reichlich Saatfrüchte produziert. An seiner Baumwolle befestigt ist das Saatgut leicht und schwimmfähig und kann durch Wind und Wasser über weite Strecken transportiert werden. Der Pollen kann ein Allergen sein . Obwohl sehr lebensfähig, kann die Lebensdauer von P. trichocarpa- Samen unter natürlichen Bedingungen nur zwei Wochen bis zu einem Monat betragen. Dies kann durch Kühllagerung erhöht werden.

Samen und Flaum von Pappeln (1. Juli 2012) Boise , Idaho, USA

Sämlingsentwicklung

Feuchte Saatbetten sind für eine hohe Keimfähigkeit unerlässlich, und das Überleben der Sämlinge hängt von anhaltend günstigen Bedingungen während des ersten Monats ab. Feuchte Sumpfgebiete von Flüssen und großen Bächen bieten häufig solche Bedingungen, insbesondere dort, wo nackter Boden freigelegt oder neuer Boden angelegt wurde. Die Keimung ist epigäisch (oberirdisch). P. trichocarpa- Sämlinge etablieren sich nach dem Holzeinschlag in der Regel nicht im Überfluss, es sei denn, es werden besondere Maßnahmen ergriffen, um die für die Erstansiedlung erforderlichen nackten, feuchten Saatbetten vorzubereiten. Wenn sich Sämlinge in großer Zahl etablieren, werden sie im Alter von fünf Jahren auf natürliche Weise dünner, weil die schwächeren Sämlinge dieser schattenintoleranten Art unterdrückt werden.

Vegetative Reproduktion

Aufgrund seines hohen Gehalts an Wurzelhormonen keimt P. trichocarpa leicht. Nach Abholzungsarbeiten regeneriert es sich manchmal auf natürliche Weise durch das Verwurzeln von teilweise vergrabenen Astfragmenten oder aus Baumstümpfen. Auch das Austreiben aus Wurzeln kommt vor. Die Art hat auch die Fähigkeit, Triebe komplett mit grünen Blättern abzuschneiden . Diese Triebe fallen zu Boden und können dort wurzeln, wo sie fallen, oder durch Wassertransport verteilt werden. In manchen Situationen kann die Abszission ein Mittel sein, um exponierte Sandbänke zu besiedeln .

Lebensraum

Schwarze Pappel wächst auf Schwemmlandstandorten, Uferhabitaten und feuchten Wäldern an Berghängen in Höhen von 0–2100 (–2750) Metern. Es bildet oft ausgedehnte Bestände auf dem Boden von großen Bächen und Flüssen in niedrigen Höhen entlang der Pazifikküste, westlich der Cascade Range. In Ost-Washington und anderen Trockengebieten ist es auf geschützte Täler und Schluchtenböden, entlang von Bachbänken und Rändern von Teichen und Wiesen beschränkt. Es wächst auf einer Vielzahl von Böden von feuchtem Schluff, Kies und Sand bis hin zu reichem Humus, Lehm und gelegentlich Ton. Schwarze Pappel ist eine Pionierart, die am besten bei vollem Sonnenlicht wächst und sich häufig auf kürzlich gestörtem Alluvium etabliert. Die Samen sind zahlreich und aufgrund ihrer baumwollartigen Büschel weit verbreitet, was es der Art ermöglicht, sogar Brandstellen zu besiedeln, wenn die Bedingungen für die Etablierung erfüllt sind. Von Pappeln dominierte oder kodominierte Serengemeinschaften werden durch periodische Überschwemmungen oder andere Arten von Bodenstörungen aufrechterhalten. Schwarze Pappel hat eine geringe Trockenheitstoleranz; es ist hochwassertolerant, verträgt aber kein Brackwasser oder stehende Pools.

Verteilung

Ein großes Exemplar in Diamond Ridge, Alaska , und eine Nahaufnahme der Rinde an der Basis des Stammes

Das Verbreitungsgebiet von P. trichocarpa umfasst weite Teile des westlichen Nordamerikas . Es erstreckt sich nordöstlich von Kodiak Island entlang des Cook Inlet bis zum Breitengrad 62° 30° N., dann südöstlich im Südosten von Alaska und British Columbia bis zu den Waldgebieten von Washington und Oregon, bis zu den Bergen in Südkalifornien und nördlichen Baja California (31° N). . Es kommt auch im Landesinneren vor, im Allgemeinen auf der Westseite der Rocky Mountains , in British Columbia , West- Alberta , West- Montana und Nord- Idaho . Vereinzelte kleine Populationen wurden im Südosten von Alberta, im Osten von Montana, im Westen von North Dakota , im Westen von Wyoming , in Utah und in Nevada festgestellt . Er wächst bis in Höhen von 2100 m.

P. trichocarpa war eine der erfolgreichsten Einführungen von Bäumen auf den ansonsten fast baumlosen Färöer-Inseln .

Die Art wurde 1944 von Alaska nach Island importiert und hat sich seitdem zu einem der am weitesten verbreiteten Bäume des Landes entwickelt.

Anbau

Er wird auch als Zierbaum angebaut , geschätzt für sein schnelles Wachstum und sein duftendes Laub im Frühjahr, das aus über 100 m Entfernung nachweisbar ist. Die Wurzeln sind jedoch invasiv und können die Fundamente von Gebäuden auf schwindenden Lehmböden beschädigen, wenn sie in der Nähe gepflanzt werden (Mitchel 1996).

Verzweigungen können Topfpflanzen hinzugefügt werden, um die Wurzelbildung zu stimulieren.

Als Modellart verwenden

Populus trichocarpa hat mehrere Eigenschaften, die es zu einer guten Modellart für Bäume machen:

  • Modellgenomgröße (allerdings deutlich größer als bei der anderen Modellpflanze Arabidopsis thaliana )
  • Schnelles Wachstum (für einen Baum)
  • Erreicht die Fortpflanzungsreife 4–6 Jahre
  • Wirtschaftlich wichtig
  • Es repräsentiert eine phänotypisch vielfältige Gattung

Aus diesen Gründen wurde die Art intensiv untersucht. Seine Genomsequenz wurde 2006 veröffentlicht (siehe "Genom" unten). Mehr als 121.000 exprimierte Sequenz-Tags wurden daraus sequenziert . Die breite Palette von Themen untersucht unter Verwendung von P. trichocarpa die Auswirkungen umfassen Ethylen , Lignin - Biosynthese , Dürretoleranz und Holzbildung.

Holz

P. trichocarpa- Holz ist leicht und obwohl es nicht besonders stark ist, ist es für sein Gewicht stark. Der Holzwerkstoff hat kurze, feine Zellulosefasern , die zur Herstellung von hochwertigem Buch- und Zeitschriftenpapier verwendet werden . Das Holz eignet sich auch hervorragend zur Herstellung von Sperrholz . Lebende Bäume dienen als Windschutz .

Diese Art wächst sehr schnell; Bäume in Plantagen in Großbritannien haben in 11 Jahren eine Höhe von 18 m (59 ft) und in 28 Jahren eine Höhe von 34 m (112 ft) erreicht. Es kann in 10–15 Jahren eine geeignete Größe für die Zellstoffproduktion und etwa 25 Jahre für die Holzproduktion erreichen .

Verwendet

Indianerstämme im pazifischen Nordwesten verwendeten Bestandteile von P. trichocarpa für Behandlungen in der traditionellen Medizin . Aufgrund seines Salicingehalts wurde es roh oder in Salben zur Behandlung verschiedener Beschwerden verwendet. Das Holz, die Wurzeln und die Rinde wurden für Brennholz, Kanubau, Seile, Reusen, Körbe und Konstruktionen verwendet. Der gummiartige Saft wurde als Klebstoff oder als Imprägniermittel verwendet. Aus den duftenden Knospen werden kommerzielle Extrakte für die Verwendung als Parfüm in der Kosmetik hergestellt .

Genom

Eigenschaften

Allgemeine Information

Die Sequenz von P. trichocarpa ist die eines einzelnen weiblichen Exemplars "Nisqually-1", benannt nach dem Nisqually River in Washington in den Vereinigten Staaten, wo das Exemplar gesammelt wurde. Die Sequenzierung wurde am Joint Genome Institute nach der Shotgun- Methode durchgeführt. Die Tiefe der Sequenzierung wurde etwa 7,5 x (was bedeutet , daß jedes Basenpaar wurde sequenziert im Durchschnitt 7,5 - mal). Die Genom-Annotation wurde hauptsächlich vom Joint Genome Institute, dem Oak Ridge National Laboratory , dem Umeå Plant Science Centre und Genome Canada durchgeführt .

Vor der Veröffentlichung des Genoms von P. trichocarpa waren die einzigen verfügbaren Pflanzengenome die von Ackerschmalwand und Reis , die beide krautig sind . P. trihocarpa ist das erste sequenzierte Genom von Gehölzen. Angesichts der wirtschaftlichen Bedeutung von Holz und Holzprodukten war die Verfügbarkeit eines Baumgenoms notwendig. Die Sequenz ermöglicht auch evolutionäre Vergleiche und die Aufklärung grundlegender molekularer Unterschiede zwischen krautigen und verholzenden Pflanzen.

Dotyet al. (2016) fanden den ersten direkten Beweis für die Stickstofffixierung in der wilden P. trichocarpa (einem Nichtleguminosenbaum).

Somatischer Mosaikismus

Eine genomweite Analyse von 11 Büscheln von P. trichocarpa- Bäumen zeigt signifikante genetische Unterschiede zwischen den Wurzeln und den Blättern und Zweigen desselben Baumes. Die Variation innerhalb eines Exemplars ist so groß wie zwischen nicht verwandten Bäumen. Diese Ergebnisse können wichtig sein, um die Debatte in der Evolutionsbiologie bezüglich somatischer Mutation (dass Evolution innerhalb von Individuen und nicht nur innerhalb von Populationen stattfinden kann) mit einer Vielzahl von Implikationen zu lösen .

Nomenklatur

„ Trichocarpa “ ist griechisch für „behaarte Früchte“. Diese wissenschaftlichen Namen gelten heute als Synonym für P. trichocarpa :

  • P. balsamifera subsp. Trichocarpa
  • P. balsamifera var. Kalifornien
  • P. hastata
  • P. trichocarpa subsp. hastata
  • P. trichocarpa var. hastata
  • P. trichocarpa var. Cupulata
  • P. trichocarpa var. ingrata

Verweise

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