景天酸代謝

景天酸代謝（Crassulacean acid metabolism，簡稱 CAM）是一种特殊而精巧的碳固定方式，这一代谢途径最早在景天科植物中被发现，由此得名。代表性的植物有仙人掌、凤梨和长寿花等，99%的仙人掌物种都采用景天酸代谢。^[1] 有些植物是专性CAM植物，有些植物则可以根据环境变化在不同的固碳方式间切换。

凤梨是 CAM 植物

大部分植物开放气孔吸收二氧化碳，二氧化碳参与一系列光合反应生成生命活动所需的有机物。然而，气孔的开放伴随着水分蒸发流失，对于生长在炎热干旱地区的植物非常不利。因此，CAM植物演化出一套生存機制，只在凉爽的夜间开放气孔，将二氧化碳以有机酸的形式暂时储存下来，到白天再进行卡尔文循环，此时可以闭合大部分气孔，有效减少水分流失。

CAM固碳途径与C4固碳途径有一定的相似之处，两者利用相似的化学物质作为媒介，都通过拆分碳固定的步骤，实现对干旱环境的适应。相比之下，C4类植物实行的是空间分离（叶肉细胞和维管束鞘细胞两个相对独立的场所），而景天酸代謝植物则服从昼夜节律，细节如下：

• 夜间：二氧化碳进入细胞质，在磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的作用下生成草酰乙酸（OAA），后续被还原为苹果酸，并储存于细胞的液泡中。PEP羧化酶催化草酰乙酸的生成，该酶的表达受高温（即白天）和苹果酸的抑制。虽然吸收了二氧化碳，但将其转化为有机物的过程需要光反应产物的参与，因此卡尔文循环无法继续进行。
• 日间：液泡中的酸性物质（主要是苹果酸，但也有天门冬氨酸）会被脱羧，释放的二氧化碳进入叶绿体，参与卡尔文循环。

景天酸代謝植物必须准备足够的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）以供夜间二氧化碳固定使用。为此植物在日间储存淀粉，晚间它们将通过丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸。

这种光合作用类型的缺点是比较耗能。^{[來源請求]}

景天酸代谢" (CAM)

证明

可以通过两个实验验证某种植物是否为景天酸代謝植物：

1. 液泡液在晚间酸性强于白天。可用酸碱指示剂测得。

2. 凤梨科植物的气孔的早晚开闭也可以用实验的方法观察到：在叶的下表面涂上两层透明的指甲油- 大概1平方厘米 - 然后用显微镜观察。如果气孔晚间开日间关，则可以推断该植物为景天酸代謝植物，但还需要进一步证明去确定。

CAM植物例子

• 百歲蘭
• 澤米科（只有Dioon edule）
• 蘭科部分物種（如蝴蝶蘭）
• 龍舌蘭科部分物種（如劍麻）
• 菊科部分物種（如千里光）
• 馬齒莧科部分物種（如馬齒莧）
• 阿福花科部分物種（如蘆薈屬）
• 大戟科部分物種
• 鳳梨科大部分物種
• 景天科大部分物種
• 番杏科大部分物種
• 仙人掌科所有物種

另見

• C4类植物

外部链接

• C3-, C4- 和 CAM植物比较 已失效（页面存档备份，存于互联网档案馆）

1. The Encyclopedia of Fruit & Nuts. CABI. 2008: 218.