景天科酸代謝
正文
許多肉質植物的一種特殊代謝方式，簡稱 CAM。它們的綠色組織上的氣孔夜間開放,吸收並固定CO2，形成以蘋果酸為主的有機酸;白天則氣孔關閉,不吸收CO2,但同時卻通過光合碳循環將從蘋果酸中釋放的 CO2還原為糖。這種代謝方式首先在景天科植物中被發現，從而得名。以後在乾旱地區的許多其他植物種類中也相繼被發現。德語文獻中稱之為晝夜酸節律。1804年瑞士學者 N.-T.de索緒爾注意到仙人掌與多數植物不同,它在黑暗中吸收CO2，而不釋放CO2。1815年B.海涅發現若干肉質植物夜間體內累積蘋果酸，但當時未認識到這兩種現象的重要性以及二者之間的關係。一個多世紀後的1949年，M.托馬斯和J.沃爾夫由於受到丙酸細菌非光合 CO2固定研究的啟發，認識到肉質植物中CO2固定與蘋果酸累積之間的因果關係。同年美國J.瑟洛和 J.邦納用 14CO2飼餵方法證明蘋果酸是黑暗中固定CO2後形成最早的穩定產物,1961年E.L.尼倫貝格指出夜間 CO2的淨固定是這類植物從大氣中獲得碳元素的主要方式（見圖）。
景天科酸代謝至1977年止,已在18個科中的109個屬,300種以上的植物中發現有 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。這些科在分類學上雖無明顯的關聯，但有兩個共同的特徵：①所有的科都起源於熱帶或亞熱帶，其中許多種生長於乾旱地區。②大部分植物的莖或葉是肉質的。這些特徵是在高溫、乾旱環境中生長的植物經過長期演化而形成的。某些呌植物如龍鬚海棠屬的 mesembryanthemum crystallinum在遇到土壤鹽分造成的水分脅迫時，會從呌代謝類型轉變成CAM類型。
CAM植物的這種避開輻射和蒸騰勢很高的白天,而在涼爽的夜晚開放氣孔來吸收光合作用所需的 CO2的特性，使它的蒸騰比遠低於其他類型的植物。CAM 植物、C4植物、呌植物的蒸騰比（g啹O/g乾物質）依次為 25～150，250～350，450～600。但 CAM植物單位葉（或其他同化器官）面積的光合速率受所能積累的C4雙羧酸量的限制，比其他兩類植物低，3類植物分別為3～10,20～40,40～60mgCO2/(dm2h)。CAM 植物的低光合速率使它們生長緩慢，但它們能在其他植物難以生存的乾旱、炎熱的生態條件下生存和生長。
經濟上較重要的 CAM植物有鳳梨和劍麻。供觀賞的種類繁多，包括仙人掌科、景天科中的多種植物。
配圖
景天科酸代謝