今天学习的论文中提到了CAM植物与C4植物,才发现大一学习的东西已经忘得干干净净,马上翻开植物学书补充一下基础知识~顺便作为MarkDown编写的小练习!
C3、C4、CAM植物的光合特性比较
特性 | C3植物 | C4植物 | CAM植物 |
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植物类型和代表植物 | 典型的温带植物,如小麦、棉花、水稻、大豆、烟草等 | 典型的热带、亚热带植物,如禾本科的玉米、高粱、甘蔗和苋科等 | 典型的热带干旱地区植物,如仙人掌科、景天科、兰科、凤梨等 |
叶片的解剖结构 | 维管束鞘细胞不发达,内无叶绿体,叶肉细胞中有一种类型叶绿体 | 维管束鞘细胞发达,内有叶绿体,具两种不同类型的叶绿体 | 肉质叶片,维管束鞘细胞不发达,叶肉细胞中有大液泡 |
Chl a/Chl b | ≈3 | ≈4 | 2.5~3 |
碳同化途径 | 卡尔文循环 | 在不同细胞中存在两条途径 | 在不同时间的两条途径 |
CO2受体 | RuBP | 细胞质中PEP;维管束鞘细胞中RuBP | 暗中PEP;光下RuBP |
催化CO2羧化反应的酶活性 | 高Rubisco活性 | 叶肉细胞中有高PEPC活性;维管束鞘细胞中有高Rubisco活性 | 暗中有高PEPC活性;光下有高Rubisco活性 |
CO2固定初产物 | PGA | 草酰乙酸→苹果酸 | 暗中苹果酸;光下PGA |
光呼吸 | 高 | 低 | 低 |
光合最适温度/°C | 较低,15~30 | 较高,30~47 | ≈35 |
饱和光照度 | 全日照的1/4~1/2达到饱和 | 强光下不易达到光饱和状态 | 同C4植物或不一定 |
CO2补偿点/(mg·L-1) | 40~70 | 5~10 | 暗中<5 |
光合速率/(mol CO2·m-2·s-1) | 10~25 | 25~50 | 1~3 |
蒸腾系数/(gH2O·g-1DW) | 450~950 | 250~350 | 暗中80~100 |
耐旱性 | 弱 | 耐旱 | 极耐旱 |
光合净同化率/(gDW·m-2·d-1) | <20 | 30~40 | 变化较大 |
光合产物运输速率 | 相对慢 | 相对快 | 不一定 |
C4植物
C4植物的叶片中,维管组织周围有发达的维管束鞘细胞,形成花环结构。在维管束鞘细胞与叶肉细胞间存在大量胞间连丝,维系着两种细胞之间的物质交换。在这两类光合细胞中含有不同的酶类,在叶肉细胞中存在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(也就是PEPC),维管束鞘细胞中含有脱羧酶和Rubisco,分别催化C4途径的不同步骤,共同完成CO2的固定还原。(浓缩CO2、减少水分散失)
CAM植物
CAM途径中,叶片肉质化,CO2同化机制方面,表现为叶片气孔夜开昼合,叶肉细胞的液泡在夜间大量累积苹果酸,酸度升高;白天苹果酸含量减少,酸度下降,淀粉和糖的含量增加。(保持水分、锁住CO2)