||
Yuan 等(Tree Physiology,2012)在油茶(Camellia oleifera)变态肉质叶片(受真菌感染产生的)中发现了CAM途径。CAM植物兼具C3和C4植物的特征,如晚上利用C4循环固定CO2,而白天则进行C3循环利用CO2. CAM植物水分利用效率较高,但植株生长相对缓慢。尽管如此,CAM为植物应对未来气候变暖提供了新的策略。由美国能源部(DOE)支持的“CAM植入C3植物”5年计划(14.3 百万美元)已经启动(http://www.unr.edu/nevada-today/news/2012/cushman-cam-research),而通过真菌感染途径所形成的CAM或许将提供一种新的思路。
原文链接:http://treephys.oxfordjournals.org/content/32/2/188
CAM解释
(图片来源于http://plantphys.info/plant_physiology/c4cam.shtml)
肉质植物的一种特殊代谢方式,简称CAM。它们的绿色组织上的气孔夜间开放,吸收并固定CO2,形成以苹果酸为主的有机酸;白天则气孔关闭,不吸收CO2,但同时却通过光合碳循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖。这种代谢方式首先在景天科植物中被发现,从而得名。以后在干旱地区的许多其他植物种类中也相继被发现。
CAM的生物化学途径:夜间,大气中CO2自气孔进入细胞质中,被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化,与PEP结合形成草酰乙酸,再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸,贮于液泡中,其浓度每升可达100毫摩尔。苹果酸从细胞质通过液泡膜进入液泡是主动过程,而从液泡回到细胞质中则是被动过程。在日间,苹果酸从液泡中释放出来后,经脱羧作用形成CO2和C3化合物(见碳四植物)。有两种脱羧酶可催化这个反应。有些植物中NADP(辅酶Ⅱ)-或NAD(辅酶Ⅰ)-苹果酸酶催化氧化脱羧,形成CO2和丙酮酸,另一些植物中PEP羧激酶催化形成草酰乙酸,并脱羧产生CO2及PEP。CO2产生后,通过光合碳循环重新被固定,最终形成淀粉等糖类。在弱光下,尤其是气温高时,有一部分CO2会被释放到大气中去。
至1977年止,已在18个科中的109个属,300种以上的植物中发现有CAM。最大,最重要的科有仙人掌科、景天科、大戟科、番杏科、百合科等。这些科在分类学上虽无明显的关联,但有两个共同的特征:①所有的科都起源于热带或亚热带,其中许多种生长于干旱地区。②大部分植物的茎或叶是肉质的。这些特征是在高温、干旱环境中生长的植物经过长期演化而形成的。某些C3植物如龙须海棠属的Mesembryanthemum crystallinum在遇到土壤盐分造成的水分胁迫时,会从C3代谢类型转变成CAM类型。
CAM植物的这种避开辐射和蒸腾势很高的白天,而在凉爽的夜晚开放气孔来吸收光合作用所需的CO2的特性,使它的蒸腾比远低于其他类型的植物。CAM植物、C4植物、C3植物的蒸腾比(gH2O/g干物质)依次为25~150,250~350,450~600。但CAM植物单位叶(或其他同化器官)面积的光合速率受所能积累的C4双羧酸量的限制,比其他两类植物低,3类植物分别为3~10,20~40,40~60mg CO2/(dm2h)。CAM植物的低光合速率使它们生长缓慢,但它们能在其他植物难以生存的干旱、炎热的生态条件下生存和生长。
经济上较重要的CAM植物有菠萝和剑麻。供观赏的种类繁多,包括仙人掌科、景天科中的多种植物。
以上摘自http://www.bbioo.com/lifesciences/43-12438-1.html
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-9-6 11:17
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社