一种判定CAM植物的简易方法

景天植物酸代谢(CAM)是首先在景天科植物中发现的一种适应于干旱环境的光合碳素代谢方式。向干旱地区,沙漠和盐碱地引种CAM植物,对于防止水土流失和这些地方的开发利用,具有很大的潜在意义。但是,CAM在除景天科外的许多科植物中也有发现,景天科植物并非都是CAM     

水分胁迫下露花光合型的转变

CAM植物按其对环境的反应可分为两种类型:即专一CAM植物和兼性CAM植物。前者不易受外界环境的变化而改变其CAM性质;后者的光合型可随季节和水分胁迫等而发生变化,也可因人工诱导作用而使其由C_3型转变为CAM型。     

兼性景天酸代谢植物CO2气体交换模式的环境调节

长药景天(Sedum speciubile)、土三七(S aizoon)及露花(Mesembryanihemum cord-ifolium)等三种兼性景天酸代谢(CAM)植物的CAM型植株,在阴天能全天吸收CO_2,无第Ⅲ阶段,与其在晴天的CO_2交换模式明显不同:而大叶伽蓝菜(Kalanchoe daigremontiana)、瓦松(Orostachys fimbriatus)及落地生根(Bryophyllum pinnatum)等三种专一性CAM植物,在阴天的气体交换模式仍有第Ⅲ阶段。说明在阴天能全天持续吸收CO_2的气体交换模式,只有兼性CAM植物具有。兼性CAM植物在阴天和晴天的气体交换模式间出现的差异,温度起着主导的作用。高温可加速苹果酸脱羧,温度对气体交换模式的影响即主要是通过影响脱羧速率实现的。专一性CAM植物由于晚上积累的苹果酸较多,使它们在阴天气温较低的条件下脱羧也较快,这是专一性CAM植物在阴天也不能全天吸收CO_2的重要原因。     

景天科酸代谢的碳途径─—植物代谢多条途径观点的一个典型例子

景天科酸代谢（or。la。nacidmetabolism简写作CAM）是植物光合作用碳途径的一个类型,它既有别于Cs途径和C‘途径,也可说是c。和C。途径的综合。因此,它是汤佩松教授提出的植物代谢多条途径观点的一个典型例子。值此汤老九秩寿辰之际,特草拟此文,以资祝贺。It天科四代谢途径及其调节1．ICAM在植物界的分布CAM主要存在于景天科等多种肉质植物中,目前已知的CAM植物分属于25～30个科,包括1万多个种的被子植物,主要的有景天科、大朝科、番杏科、百合科、凤梨科、兰科等,其中凤梨科植物达1干种以上,兰科植物达数千种〔6,14·16…     

兼性CAM植物长叶景天叶片在C3和CAM型时的光氧化作用

通过停止浇水产生水分胁迫使兼性CAM植物长叶景天(Sedum spectabile Boreau)叶片光合途径由C3型转为CAM型.干旱15 d时观察到典型的CAM生理特征,且叶片的δ13C值与含水量成线性相关.水分胁迫改变了叶绿素荧光参数和抗氧化能力,ΦPSⅡ和qP降低50%和34%,NPQ提高约180%,SOD活性和清除DPPH@ 自由基能力也明显下降, 但膜半透性变化不大.当将处于C3(浇水)和诱导为CAM(缺水)型的叶圆片用外源甲基紫精(MV)和强光作光氧化处理后,与C3型叶片相比,诱导CAM型叶片的NPQ不能提高,qP和ΦPSⅡ降至很低水平,光系统处于高还原态,光能供给与消耗失衡(1-qP=0.86和(1-qP)/NPQ>1),膜系统几乎失去完整性.这种严重的光氧化损伤表明,与我们以前报告的专性CAM植物不同,以兼性CAM植物诱导表达的CAM型未能显示比C3型较强的耐光氧化优势.讨论了出现这种光氧化敏感性差别的可能原因.     

盐胁迫对露花叶片的脱落酸含量及磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶昼夜调节特性的影响

兼性CAM植物在转为CAM型后,CAM代谢的关键酶磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）核化酶会出现昼夜调节特性的变化（Osmond1978）。关于PEP梭化酶昼夜调节特性的机理存在两种观点：1．PEPK化酶昼夜聚合度发生了变化,白天为二聚体PEPK化酶,对苹果酸抑制敏感;而夜间为四聚体,对苹果酸抑制不敏感（U和Wedding1985）。2·nsv＄化酶昼夜磷酸化状态发生变化,夜间PEPW化酶磷酸化,对苹果酸抑制不敏感;而白天PEP＄化酶脱磷酸化,对苹果酸抑制敏感（Nimmo等1986）。植物生长调节物质如ABA和细胞分裂素对兼性CAM植物PEP＆化酶的表达有诱…     

兼性CAM植物长叶景天叶片在C3和CAM型时的光氧化作用

通过停止浇水产生水分胁迫使兼性CAM植物长叶景天 (SedumspectabileBoreau)叶片光合途径由C3 型转为CAM型。干旱 15d时观察到典型的CAM生理特征 ,且叶片的δ13 C值与含水量成线性相关。水分胁迫改变了叶绿素荧光参数和抗氧化能力 ,ΦPSⅡ 和qP 降低 5 0 %和 34% ,NPQ提高约 180 % ,SOD活性和清除DPPH·自由基能力也明显下降 ,但膜半透性变化不大。当将处于C3 (浇水 )和诱导为CAM(缺水 )型的叶圆片用外源甲基紫精 (MV)和强光作光氧化处理后 ,与C3 型叶片相比 ,诱导CAM型叶片的NPQ不能提高 ,qP 和ΦPSⅡ 降至很低水平 ,光系统处于高还原态 ,光能供给与消耗失衡 (1-qP=0 .86和 (1-qP) /NPQ >1) ,膜系统几乎失去完整性。这种严重的光氧化损伤表明 ,与我们以前报告的专性CAM植物不同 ,以兼性CAM植物诱导表达的CAM型未能显示比C3 型较强的耐光氧化优势。讨论了出现这种光氧化敏感性差别的可能原因     

浑善达克沙地不同光合途径植物叶片气体交换和水势特征(英文)

以生长于浑善达克沙地上的C3植物白榆(Ulmus pumila)、C4植物沙米(Agriophyllum pungens)和CAM植物钝叶瓦松(Orostachys malacophyllus)3种不同光合途径植物为材料,测定了它们生长期叶片的光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和水势,探讨它们对生长环境的生理响应特征.结果表明,白榆和沙米的净光合速率、气孔导度均高于钝叶瓦松,特别是在夏季高温(>40℃)和强光照(>2 100 μmol·m-2·s-1)条件下表现得更加明显.白榆和沙米的光合速率、叶片水势都发生了严重的午休现象,其白天光合速率的降低主要是由于气孔关闭造成的.钝叶瓦松的叶片水势在3种植物中最高,但是白天的光合速率很低;其Fv/Fm值在14:00最低,一天中此时光系统II受伤害最大;CAM物种瓦松的碳固定仅发生在夜间.研究发现,C3植物白榆和C4植物沙米比CAM植物钝叶瓦松对热和高光照有着更强的忍耐力,瓦松固定碳主要发生在生长最快的阶段;CAM植物瓦松为了能够在夏季强光和高温条件下生存,它必须进行高强度的呼吸,仅在早晨和夜间进行碳固定.     

瓦松的CAM活性

瓦松是生长于屋顶或岩石上的肉质植物,在自然条件下研究了它们的昼夜酸波动、CO_2气体交换和气孔阻力。其幼叶和成熟叶在浇灌条件下仍为CAM型,是一种典型的CAM植物。经三周的水分胁迫后,阶段2与阶段4相应消失,即白天完全无CO_2吸收;未见有无效CAM的出现。     

植物叶片和采后果蔬的过氧化氢酶活性

为了认识不同植物种类和采后果蔬过氧化氢酶(CAT)的生理特性,测定了40种植物叶片和30种采后果蔬的CAT活性和过氧化氢(H₂O₂)含量,分别从不同光合碳代谢类型和不同植物器官的角度进行了分析比较。结果表明,C3植物叶片的CAT活性大于C4和CAM植物,C4植物叶片的CAT活性大于CAM植物,叶片的CAT活性反映了不同光合碳代谢类型所具有的生理生态特性。叶菜类的CAT活性最大,其次是花菜类,结球叶菜类和果实类的CAT活性大于鳞茎菜类、地下茎菜类和地下根菜类,采后果蔬的CAT活性一般与植物器官的生理生态特性相关。     

C_4途径的发现及其生物学意义

C_4途径是继卡尔文发现C_3途径后,发现的一种固定CO_2的新途径。C_4途径的发现经历了最初发现、证实和揭示的过程,在植物细胞学、分类学、生态学、植物演化和CAM植物研究等方面都具有重要意义。     

引入稳定性碳同位素概念讲授光合碳代谢途径的尝试

光合作用是植物生理学中比较重要的一个章节,也是植物生命活动中的核心过程之一,有C3、C4和景天酸(CAM)3种不同类型碳代谢途径,在许多植物生理学教科书中,对此介绍得比较明白.我们在教学过程中感到,尽管多次强调C3、C4和CAM 3种途径的主要异同点和相应植物类群的主要特征,但绝大多数学生仍然对此缺少感性认识,甚至有些迷茫.鉴于此,我们在讲授植物不同光合途径的过程中,引入稳定性碳同位素概念,这不仅使学生在学习过程中掌握了一门与植物生理学相关的技术方法,也增强了学生对3种碳代谢途径的理解.现介绍如下.     

植物丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）研究进展

丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）是C4植物和景天科酸代谢（CAM）植物光合作用的关键酶,催化形成固定CO2的初始分子受体磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。本文重点比较了植物的ppDK基因结构及分子进化关系,综述了PPDK在C4植物和C3植物中的功能、PPDK的调控机理、PPDK在胁迫条件下的功能以及转PPDK基因等在近年来的研究进展。     

拟南芥PKS2与CAM4蛋白互作研究

植物蓝光受体向光素(phototropin,PHOT)介导许多生理反应,现已从拟南芥中分离了其下游的一些信号转导组分。前期研究表明,拟南芥光敏色素底物PKS家族成员PKS1与部分Ca2+结合蛋白钙调素(calmodulin,CAM)成员互作,参与PHOT2介导的强蓝光诱导下胚轴向光反应。旨在探讨PKS2和CAM4之间的互作关系,首先用RT-PCR技术得到PKS2和CAM4的c DNA全长序列。通过酵母双杂交和双分子荧光互补技术,从体外与体内证实PKS2和CAM4能相互作用。此结果进一步丰富了PKS家族与CAM之间的联系,为深入解析PHOT功能研究奠定基础。     

把C_4植物称作“高光效植物”是否妥当?

在本世纪五十年代末至六十年代初发现高等植物的光呼吸现象后不久,又了解到,高等植物对CO_2的固定并非只有卡尔文循环一条途径。根据光合作用碳素同化的最初产物,可把高等植物大体区分为三个类群,即C_3植物、C_4植物和CAM植物。基于C_4植物和C_3植物在饱和光强度下的光合强度,以及CO_2补偿点、光呼吸强度,蒸腾系数、饱和光强度、光合作用最适温度范围等方面的差别,有不少人把C_4植物称为高光效植物,把C_3植物称为低光效植     

海北高寒草甸生态系统研究定位站没有发现C4植物--来自于稳定性碳同位素的证据

通过对海北高寒草甸生态系统研究站25个科、70个属、102种植物叶片的稳定性碳同位素的测定,以确定植物群落的光合型.结果表明,所测定的102种植物的稳定性碳同位素比值(δ13C)介于-28.24‰和-24.84‰之间,说明这102种植物均属于C3植物,无C4植物或CAM植物.植物这种光合型的分布与该生态系统中的环境因子密切相关,是低温、强辐射等环境因素长期作用的结果,也反映了植物对这种特殊环境的适应.     

海北高寒草甸生态系统研究定位站没有发现C4植物——来自于稳定性碳同位素的证据

通过对海北高寒草甸生态系统研究站25个科、70个属、102种植物叶片的稳定性碳同位素的测定,以确定植物群落的光合型。结果表明,所测定的102种植物的稳定性碳同位素比值(δ^13C)介于-28．24‰和-24．84‰之间,说明这102种植物均属于C3植物,无C4植物或CAM植物。植物这种光合型的分布与该生态系统中的环境因子密切相关,是低温、强辐射等环境因素长期作用的结果,也反映了植物对这种特殊环境的适应。     

基于稳定碳同位素技术研究青藏高原东部高寒区植被的光合型

通过对青藏高原东部玛多县境内高寒地区20个科、38个属、62种植物叶片的稳定性碳同位素的测定,来确定植物群落的光合型。结果表明,所测定的62种植物的稳定性碳同位素比值(δ^13C)介于-28．6‰和-25．2‰之间,说明这62种植物均属于C3植物,没有C3植物或CAM植物。植物这种光合型的分布与该研究区的环境因素有密切关系,低温是该区没有C3植物分布的关键因素,同时光合型的分布也反映了植物对独特地理环境的适应。     

露花磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶同功酶及其四级结构

PEPC的多态性在许多植物中都有报告。在CAM植物中,许多实验结果表明PEPC有两种分子量稍有不同的亚基（Hoffner等1989,Nimmo等1986,Muller和 Kludge1983,Muller等1982）。近年来,PEPC的多态性在基因水平也得到证实（Chollet等1996,Gehrig等1995）。冰叶日中花（Mesembtwcmptallinuzn）中,编码两个不同分子量PEPC多肽的基因已被克隆（Chollet等1996）。但这两个亚基究竟是相互结合而成异二聚体,还是以同聚方式各自缔合为两个同聚体酶目前尚有不同观点。有报告在有的CAM植物中,PEPC的聚合度有昼夜的变化,且这种变化引…     

C_4,C_3,CAM植物叶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶分子聚体的比较

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)广泛存在于所有植物不同部位(或器官)中,在C_4和CAM植物的CO_2固定上起着重要作用。近几年来在C_3植物中也加强了有关PEPC的研究。本文用SDS和原性凝胶电泳的方法,比较不同光合型植物和不同环境条件下PEPC分子亚基和聚体的差异,为进一步研究代谢功能的调节和分子聚体的关系提供依据。