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。     

CAM途径和调节

景天酸代谢(简称CAM)是植物光合作用中固定CO_2的一种特殊方式。由于它有昼夜的苹果酸波动,早在1815年就被Heynes所发现。近十余年关于CAM研究的工作非常之多,而且涉及的内容非常广泛,包括CAM植物的生理、生态、生化、结构和分布等诸方面。作者曾对CAM的现代概念的形成作过     

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.     

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     

CAM植物NADP─苹果酸的环境调节

专─ＣＡＭ植物瓦松（Ｏｒｏｓｔａｃｈｙｓｆｉｍｂｒｉａｔｕｓ）．兼性ＣＡＭ植物长药景天（Ｓｅｄｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ、露花（Ｍｅｓｅｍｂｒｙａｎｔｈｅｍｕｍｃｏｒｄｉｆｏｌｉｕｍ）的ＮＡＤＰ─苹果酸酶活性在２５─５５℃的温度范围内,随着温度的升高而增强,高于５５℃后,活性下降;在ｐＨ６─９的范围内,反应系统ｐＨ７．５时,表现出最大活性。苹果酸是该酶反应底物,苹果酸浓度在１─５μｍｏｌ／Ｌ范围内,随着苹果酸浓度增加,酶活性上升,浓度高于５μｍｏｌ／Ｌ,对ＮＡＤＰ─苹果酸酶有抑制作用。光对该酶活性影响不大,在１３５０μｍｏｌ／ｍ２ｓ光照和黑暗条件下,处理４ｈ后,光下酶活性比黑暗下略有提高。看来,ＮＡＤＰ─苹果酸酶活性昼高夜低的变化规律并不是光／暗变化所致。     

长药景天的叶龄与CAM活性

用CO_2分析。含酸量和PEP羧化酶活性测定的方法对长药景天(Sedum spectabile)光合型进行研究,其成熟叶浇水时表现为C_3型,干旱条件下转变成CAM型,但极度的干旱又使其CAM活性降低。浇水植株的幼叶PEP羧化酶活性和含酸量低,成熟叶较高。但在干旱过程中,幼叶酶活性和含酸量的增加比成熟叶更为显著,表明幼叶对水分胁迫更敏感。水分胁迫中,叶最大PEP羧化酶活性和最大含酸量在植株由下而上各叶位转移。     

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     

新的C4及CAM光合途径植物

以稳定性碳同位素比(δ~(13)C)鉴别禾本科、莎草科、苋科和萝摩科共46种植物的光合作用途径,发现了36种新的C_4植物(δ~(13)C-10.43到-13.66‰)和1种CAM植物(δ~(13)C-15.24‰)。根据Hattersley区分C_4植物三种亚类型的不同δ~(13)C值,提出在36种C_4中有8种具δ_(13)C值-10.4到-10.9‰者是NADP-ME型,6种具δ~(13)C值-13‰左右的是NAD-ME型,其余种类可能是NADP-ME或PCK型。     

ISOETES HOWELLII: A SUBMERGED AQUATIC CAM PLANT?

In the leaves (but not corms) of the submerged aquatic plant Isoetes howellii, malic acid concentration fluctuates from 1–3 mg g^–1 FW in the evening to 7–13 mg g^–1 FW in the morning. Associated with this is a change in pH (a.m. pH 3–4 vs. p.m. pH 5–6) and titratable acidity (75–200 μ eq g^–1 FW change in acidity between morning and evening) of the plant extract. ¹⁴CO₂-fixation experiments indicate that carbon is fixed in both the light and the dark, though the amount of carbon fixed in the light is more than double that fixed in the dark. Autoradiographs show 89% of dark-fixed CO₂ ends up in malic acid and the remainder in citric acid, whereas these two acids constitute less than 5% of the light-fixation products. It is suggested that CAM metabolism in this aquatic species may be related to the lower availability of CO₂ for photosynthesis during the day than during the night in its aquatic environment.     

Is Sedum acre L. a CAM plant?

Summary Sedum acre L. collected from its natural stands south of Darmstadt (Germany) showed ¹³C values typical for C₃ plants. This suggests that in situ at the natural stand CO₂ was fixed mainly via the C₃ mode of photosynthesis rather than via the CAM mode. However, experimental water stress shifts the CO₂ exchange pattern from the C₃ type to CAM type. Simultaneously, a diurnal rhythm of malic acid oscillation, typical for CAM, and increase of PEP-carboxylase and malic enzyme activities developed. Hence, Sedum acre is obviously to be classified as a facultative CAM plant. Because of the temperature characteristics of CO₂ exchange in Sedum acre, in situ CO₂ should be harvested from the atmosphere mainly during the seasons where water stress situations capable of inducing CAM are unlikely to occur.     

兼性CAM植物NAD—苹果酸酶的行为研究

以土三七（Ｓｅｄｕｍ ａｉｚｏｏｎ）和露花（Ｍｅｓｅｍ ｂｒｙａｎｔｈｅｍ ｕｍ ｃｏｒｄｉｆｏｌｉｕｍ ）为材料,对兼性景天酸代谢（ＣＡＭ）植物的ＮＡＤ－苹果酸酶作了初步研究。当有５ ｍ ｍ ｏｌ／ＬＭｎＣｌ２、６ ｍ ｍ ｏｌ／ＬＭａｌ和５０ μｍ ｏｌ／ＬＣｏＡ 存在时,其最适ｐＨ 为７,且在低ｐＨ（７ 以下）范围内活性较高,而在高ｐＨ（７以上）范围内活性较低。该酶活性有季节性的变化,在７ 月份酶活性达最高峰,这与羧化系统的磷酸烯醇式丙酮酸（ＰＥＰＣ）活性变化趋势基本一致。同时,其活性也有昼夜变化,白天活性高,夜间活性低。经水分胁迫诱导出ＣＡＭ 后,ＮＡＤ－ＭＥ活性增加了２—３ 倍。我们认为,ＣＡＭ的调节是由羧化系统的ＰＥＰＣ和脱羧系统的ＮＡＤ－ＭＥ协调作用的结果     

几种CAM植物PEP羧化酶同工酶的比较研究

比较研究几种兼性和专一性ＣＡＭ植物材料的ＰＥＰＣ同工酶表明：经自然干旱诱导,兼性ＣＡＭ植物露花（Ｍｅｓｅｍｂｒｙａｎｔｈｅｍｕｍｃｏｒｄｉｆｏｌｉｕｍ）、长药景天（Ｓｕｄｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ）有新的ＰＥＰＣ同工酶的出现,诱导前后各同工酶的天然分子量变化不大;而土三七（Ｓｅｄｕｍａｉｚｏｏｎ）则没有新的ＰＥＰＣ同工酶出现,但诱导后其同工酶的天然分子量有所增大。以上几种兼性ＣＡＭ植物的ＰＥＰＣ同工酶酶谱无明显昼夜变化。专一性ＣＡＭ植物的ＰＥＰＣ酶谱和天然分子量均较一致,亦无昼夜差异。     

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。     

NADP—苹果酸酶活性变化及其在CAM运行中的调节

ＮＡＤＰ－苹果酸酶是ＣＡＭ植物一种重要脱羧酶。实验结果表明,专一ＣＡＭ植物瓦松和兼性ＣＡＭ植物长药景天及露花其ＮＡＤＰ－苹果酸酶活性昼高夜低;５－８月,兼性ＣＡＭ植物长药景天和露花随着Ｃ３光合型向ＣＡＤ型转化,其中ＮＡＤＰ－苹果酸活活性逐渐升高。     

新的C4及CAM光合途径植物

以稳定性碳同位素比(δ¹³C)鉴别禾本科、莎草科、苋科和萝摩科共46种植物的光合作用途径,发现了36种新的C₄植物(δ¹³C-10.43到-13.66‰)和1种CAM植物(δ¹³C-15.24‰)。根据Hattersley区分C₄植物三种亚类型的不同δ¹³C值,提出在36种C₄中有8种具δ₁₃C值-10.4到-10.9‰者是NADP-ME型,6种具δ¹³C值-13‰左右的是NAD-ME型,其余种类可能是NADP-ME或PCK型。     

几种C4和CAM植物光合亚途径的鉴别

C_4.植物鼠尾粟(Sporobolus indicus),金色狗尾草(Setaria glauca)、细叶结缕草(zoysia tenuifolia)、千金子(Leptochloa chinensis)和 CAM 植物芦荟(Aloe vera)属PEP 羧激酶亚型。C_4双子叶植物飞扬草(Euphorbia hirta)则为 NAD 苹果酸亚型。前面4种 PEP 羧激酶型的 C_4草本植物的维管束鞘细胞叶绿体呈均匀分布,与已知的该型的离心排列不同。认为这可为 C_4植物三种光合亚型的演化关系提供新的证据。     

以CAM为活性导向快速分离抑制血管新生活性成分

采用鸡胚尿囊膜模型(CAM),对云南鼠尾草和丹参两种植物抑制血管新生活性部位进行筛选,继而,将活性部位采用硅胶柱层析、凝胶柱色谱及其他分离手段做进一步的分离纯化,根据化合物理化性质和波谱数据对其进行结构鉴定,并用CAM模型对化合物做活性评价,结果从5个活性部位分离得到5个具有较强抑制血管新生作用的化合物:丹参酮ⅡA(1)、丹参内酯(2)、丹参酮Ⅰ(3)、隐丹参酮(4)、柳杉醇(7),其中化合物2和7首次发现具有抑制血管新生活性。