CAM植物

具景天酸代谢途径的植物
CAM植物是具景天酸代谢途径的植物,多为多浆液植物。在夜间通过开放的孔吸收CO2,然后借助PEP羧化酶与磷酸烯醇式丙酮酸结合,形成草酰乙酸,然后在苹果酸脱氢酶(NADPH)作用下还原成苹果酸,进入液泡并累计变酸(从pH5-3);第二天光照后苹果酸从液泡中转运回细胞质叶绿体中脱羧,释放CO2被RuBP吸收形成碳水化合物·仙人球芦荟,龙舌兰以及景天都是CAM植物。类似的还有很多,都很适合种植。

原理

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[xiān]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CO2C3化合物(见四碳植物)。有两种脱羧酶催化这个反应。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。