Das Schrumpfen ist eine Art Gewichtsverlust bei Weinbeeren, das in verschiedenen Entwicklungsstadien auftreten kann: sowohl bereits während der Blüte (die Fruchtknoten betreffend), als auch vor oder nach der Veraison. Es ist bereits bekannt, dass sowohl rote als auch weiße Sorten (Cabernet Sauvignon, Zweigelt, Barbera, Grenache, Semillion, Sauvignon Blanc, Shiraz etc.) für das Schrumpfen der Beeren anfällig sind1. Die Literatur unterscheidet vier Arten des Schrumpfens:

1/ Sonnenbrand vor oder nach der Veraison. Dies führt bei starker Schädigung zu einer schlechteren Entwicklung der Farbe bei roten Sorten.

2/ Wasserverlust der Früchte in der Spätsaison (late season dehydration, LSD). Dies ist einerseits durch das Absterben von Zellen im Mesokarp der Beeren gekennzeichnet, und andererseits durch Wasserverlust, der zu einer Erhöhung des Gesamtanteils löslicher Feststoffe (total solid substances, TSS) führt.

3/ Stiellähme. Typisch ist nekrotisches Gewebe von Stecknadelkopfgröße, welches die Beeren- und Traubenstiele, und teilweise sogar das gesamte Traubengerüst befällt. Stiellähme kann direkt ab der Blüte auftreten, oder erst später nach der Veraison, was mit unterschiedlichen Auswirkungen auf die chemische Zusammensetzung der Trauben verbunden ist2.

4/ Störungen in der Zuckeranreicherung. Dies kann einerseits zu weichen, unregelmäßig geformten Beeren mit geringem Frischgewicht führen, und andererseits die Anthozyan- und Zuckerkonzentration reduzieren.

In wärmeren Klimazonen ist LSD die häufigste Ursache für das Schrumpfen. Obwohl es abhängig von der Jahreszeit, dem Standort und dem Weingut Unterschiede gibt, beschleunigt LSD durch höhere Temperaturen, ein höheres Sättigungsdefizit (vapour pressure deficit, VPD), Wassermangel und/ oder -stress, sowie durch übermäßige Sonneneinstrahlung dieses Phänomen. LSD ist das Ergebnis von Dehydrierung und Vitalitätsverlust der Beerenzellen, was wiederum zu Ertrags-, Qualitäts- und Rentabilitätsverlusten führt3. Chou et al. (2018)4 zeigten, dass LSD das Frischbeerengewicht von Shiraz um 30-70 % reduzierte.

In den meisten bislang veröffentlichten Artikeln wurden ganze Beerenpopulationen untersucht. Das heißt, dass die Ergebnisse Beeren-Mischpopulationen verschiedener phänologischer Stadien repräsentieren (Abbildung 1). Messungen an einzelnen Beeren sind trotz ihres Zeitaufwandes nötig, um die Anreicherung und den Abbau von Stoffwechselprodukten in verschiedenen Phasen der Beerenentwicklung besser zu verstehen. Dies umfasst Parameter wie TSS, Frischmasse (g), organische Säuren, das Absterben von Gewebe und Zellen, sowie den Sauerstoffgehalt der Beeren. In diesem Artikel werden eine Reihe von neuen Erkenntnissen im Zusammenhang mit LSD beschrieben, die von Untersuchungen einzelner Beeren verschiedener Shiraztrauben stammen.

Mit dem Einsetzen der Veraison (Weichwerden der Beeren) beginnt die Anreichung der Beeren mit Zucker bis ungefähr nach 26 Tagen ein Plateau erreicht wird5. Dieses Plateau liegt sortenunabhängig im Allgemeinen bei etwa 1-1,2 Molar (10-12 Vol. % Alkohol; 18-20 °Brix). Parallel zur Zuckeranreicherung, aber nicht gezwungenermaßen in einem linearen Verhältnis, nimmt das Fruchtvolumen durch die Aufnahme von Wasser zu.

Abbildung 1. Veränderungen im Frischgewicht der Beeren und in den gesamtlöslichen Feststoffen von aus einem heißen Klima stammenden Shiraz. Der Verlust an Frischgewicht macht sich typischerweise etwa 80 bis 90 Tage nach der Blüte bemerkbar. Wasserverlust erhöht die Konzentration vorhandener Zucker und somit den Gesamtanteil löslicher Feststoffe (TSS).

Nach dem Erreichen des Plateaus der Zuckeranreicherung (zweite Reifephase) ist es der Wasserverlust, der hauptsächlich für einen weiteren Anstieg der Zuckerkonzentration (°Brix) in den Beeren verantwortlich ist6. Ein unausgeglichener Wasserhaushalt zwischen Wasseraufnahme, Verdunstung und Rückfluss zur Rebe, kann bei einigen anfälligen Sorten wie Shiraz zum Schrumpfen der Früchte führen. Daher hängt die Fruchtzuckerkonzentration von der Gesamtmenge an in den Beeren gespeichertem Zucker (mg/ Beere) und deren Volumen ab. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurden einzelne normale und geschrumpfte Shiraz-Beeren zum gleichen Zeitpunkt denselben Trauben entnommen (Weinberg des Montpellier Agarforschungsinstituts; vertikale Reberziehung mit Fertigation). Dies verdeutlichte, dass in den geschrumpften im Vergleich zu normalen Beeren der Gesamtverlust an Frischmasse mit einem Anstieg in °Brix verbunden ist (Abbildung 2). Die Ergebnisse zeigten für beide Gruppen eine schwache, aber signifikante Beziehung zwischen der Frischmasse einzelner Beeren und ihrer Zuckerkonzentration (in °Brix, Abbildung 3). Dies ist im Einklang mit den Ergebnissen einer anderen kürzlich veröffentlichten Studie7.

Abbildung 2. Die Beerenfrischmasse (a) und der Brix-Wert (Zuckerkonzentration) (b) einzelner normaler (c) und geschrumpfter Beeren (d) sind mithilfe von Boxplots darstellt. Dies verdeutlicht den Gesamtgewichtsverlust und die Zunahme an °Brix für normale im Vergleich zu geschrumpfte Beeren.

Abbildung 3. Die Beziehung zwischen der Frischmasse einer einzelnen Beere und deren °Brix-Wert (Zuckerkonzentration) ist für normale und geschrumpfte Beeren signifikant. Dies veranschaulicht: i) die komplexe Wechselwirkung zwischen dem Zuckergehalt und dem Volumen der Früchte; ii) dass für einen bestimmten Zeitpunkt der Probenahme, das Entwicklungsreife-Niveau einzelner Beeren für diese Parameter unterschiedlich ist.

Sauerstoffmangel (Hypoxie) ist eine der Ursachen, die im Mesokarp der Beeren zum Absterben der Zellen führen kann8 (Abbildung 4). Frühere Studien zeigten, dass hohe Temperaturen und zu geringe Bewässerung das Ausmaß von Zelltod und Dehydrierung der Beeren verstärkten, dem jedoch durch zusätzliche Beschattung entgegengewirkt werden konnte.

Abbildung 4. Fluoreszenzbilder von mit Fluoreszein Diazetat (FDA) gefärbten Beerenschnittflächen (Längsschnitt durch die Mittelachse). Intakte lebende Zellen erscheinen fluoreszierend grün. Eine pralle Beere mit gesunden/ intakten Zellen im Mesokarp in (a). Eine geschrumpfte Beere mit großen dunklen Bereichen, die auf Zelltod hinweisen in (b). Maßstabsbalken sind 2 mm.

Das Schrumpfen der Beeren hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Zusammensetzung der Shiraz-Trauben und des daraus resultierenden Weins. Spezifische Veränderungen hängen jedoch von der Ursache für das Schrumpfen ab9. Einer Studie zufolge sind Weine aus Trauben, bei denen 80 % der Beeren von LSD betroffen waren, durch einen signifikant höheren Alkoholgehalt (mehr als 1 Vol. %), einen höheren Farbton, geringerer Farbintensität und ein höheres chemisches Alter gekennzeichnet. Die Zunahme des Farbtons entspricht einer Verschiebung der Weinfarbe von violett nach orange, während das chemische Alter des Weins durch den Polymerisationsgrad zwischen Anthozyanen und Tanninen anzeigt wird. Somit verstärkt LSD die Farbentwicklung in Rotweinen, reduziert allerdings deren Alterungspotential. Darüber hinaus war die Anthozyankonzentration in Weinen aus geschrumpften Trauben niedriger10. LSD veränderte zudem die Zusammensetzung des Anteils flüchtiger Komponenten. So verringerten sich die Konzentrationen einiger Acetate höherer Alkohole und der Beta-Damascenon-Anteil (Verstärker fruchtiger Aromen), während die Konzentrationen von γ-Nonalacton und Massoia Lacton stiegen. Diese beiden letztgenannten Verbindungen tragen bekanntermaßen zu Aromen von Pflaumen und gekochten Früchten in vorzeitig gealterten Rotweinen bei. Demzufolge beeinflusste LSD die sensorischen Eigenschaften der untersuchten Weine, verstärkte die Wahrnehmung von gekochten Früchten, und bewirkte einen höheren Alkoholgehalt sowie höhere Adstringenz11. Insbesondere scheinen Verbindungen wie Gamma-Nonalacton, Massoia-Lacton, Furaneol, Homofuraneol, 3-Methyl-2,4-nonandion und (Z)-1,5-Octandien-3-on zum Trockenfruchtcharakter von Weinen beizutragen, die aus dehydrierten Trauben hergestellt wurden12. Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass eine späte Fruchtreife nicht zwangsläufig mit einem Schrumpfen der Beeren und höheren Konzentrationen an chemischen Markern wie Trockenfruchtaromen in Zusammenhang steht.

Schlussfolgerungen und Perspektiven

Diese Studie zeigte, dass ein niedriger Sauerstoffgehalt in der Beere mit dem Absterben von Zellen im Mesokarp in Zusammenhang steht. Der als Folge des Klimawandels vorausgesagte Temperaturanstieg könnte die Hypoxie, durch einen Anstieg der Respirationsrate sowohl in den Mesokarpzellen als auch in den Samen, noch verschlimmern. Zusätzlichen wirkt sich Stress durch Hitze und Trockenheit auf andere Stoffwechselprozesse der Beere aus. Dies kann sich einerseits durch den Gewichtsverlust der Beeren negativ auf den Ertrag auswirken, anderseits werden Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Beeren die sensorischen Profile von Weinen beeinflussen.

Welche Möglichkeiten stehen zur Verfügung, um den Wasserverlust und somit das Schrumpfen der Beeren nach der Veraison zu begrenzen, bzw. zu vermeiden?

. Schutz der Trauben durch Blätter: dies reduziert die Wasserverdunstung der Beeren und verbessert das Mikroklima im Bereich der Trauben in Bezug auf das VPD. Es ist jedoch ein schmaler Grat, da ein zu grosses Blattdach bei starker Hitze höheren Wasserstress verursachen kann, wenn die Aufnahme von Wasser durch die Wurzeln nicht ausreicht, um den Bedarf der Pflanze zu decken.

. Milder Wassermangel vom Fruchtansatz bis zur Reife: dies zwingt die Reben und ihre Trauben sich frühzeitig in der Saison an Wassermangel zu gewöhnen (kleinere Beeren unterliegen einem geringeren Gesamtgewichtsverlust).

. Bewässerung der Reben vor einer Hitzewelle: dies begrenzt den Wasserrückfluss von den Beeren zur Pflanze. Dabei ist zu beachten, dass nach dem Erreichen des Plateaus der Zuckeranreicherung in den Beeren, eine Bewässerung den Flüssigkeitsverlust womöglich nicht verhindern kann (es wurde jedoch gezeigt, dass Regen während der Schrumpfungsphase die Gewichtsverlustrate durch direkte Wasseraufnahme über die Schale verlangsamen kann).

. Schutz durch Beschatten der Reben oder der Verwendung von Sonnenschutz (z. B. Kaolin).

Notes