Re: [問題] 可由環境的判斷來區分C4和CAM植物嗎？

[phenil (恩恩...)]

※ 引述《owlonoak (深邃光輝)》之銘言：
: ※ 引述《phenil (恩恩...)》之銘言：
: :         扣除掉那些例外  是可以說出個通則的 (對生物來說要沒有例外不可能)
: :         但是  真的放在應用層面的話  要考慮的因子又更多了  XD
: :         如果我們以物種分佈和地理上的分佈做相關的話
: :         單子葉C4和生長季的溫度呈高度相關
: :         雙子葉C4和乾旱呈高度相關
: :         而且很多地方是C3 C4共處的  只是活動的時間不同
: :         ( C3在溫度較低  較濕潤時生長 C4 是較高溫  較乾燥時生長)
: :         還有些C3的植物可以利用C4的Pathway (但反向好像不行)
: 菸草(Julian M. Hibbard and W. Paul Quick,2002)被發現有C4的途徑
: 雖然這是一種C3植物 但是被發現可以利用C4的方式取得需要被固定的CO2
        是的  現在其實已經發現不少C3-C4 intermediate plant
: :         因此只能說通則  但是要來分物種比較難
: :         C4植物還是有分這兩種組織的歐
: :         只是它的海棉組織排的不是非常鬆散 (這是耐旱植物的特徵之一)
: :         Taiz的plant physiology第二版還有明確的標出來
: :         第四版沒標  但是還是可以看出來的阿
: :         再附帶一提  之前您推文說的C4植物光合作用很耗水
: :         所以將光合作用集中到葉脈附近的說法可能有點問題歐
: :         (至少到現今我沒聽過這種說法啦)
: :         若看每固定一個CO2所蒸散出的水(水分使用效率的倒數)
: :         C3: 400~500  C4: 250~300  CAM: 50~100
: :         所以並不會特別的耗水 更何況C4和C3的差別只是固定CO2的地點不同
: 這樣看的確是沒有特別耗水
: 但是 C4植物的光合作用反應旺盛程度可以比C3高很多
: 我的意思是 C4為了穩定的進行光合作用 連續的固碳
: 他做了很多措施 所以水分的供給 他要確保是夠用的 也要求穩定
: 而這個夠用 是要確保不管光照多強都水分要夠用
: 不過這個說法 我也是從某個老師的口中聽到的
: 沒有植物真的喜歡乾燥環境
: C4也不見得真能省下很多水分 真正能保有水分的是CAM因為他氣孔沒開
        這應該還好  C4 光合作用速率的確是比較高 但並沒有很多(和C3比)
        如果把三種類型植物中單位面積光合作用速率較高的來相比
        (from Physiological Plant Ecology, Springer)
        C3 : Cenchrus ciliaris        68
        C4 : Camissonia claviformis   60
        CAM: Agave mapisage           34
        即便是一般常見的C3作物也可以有20~40 (C4是30~60)
        並沒有差異到像水分浪費程度那樣高  不過CAM是真的很糟  XD
        而C4光合作用高的原因主要是因為CO2補償點和光呼吸作用
        因為他們累積濃縮CO2的機制和能力不同
        所以C4植物的 Rubisco oxygenase activity 被抑制了
        也不具photorespiratory enzyme
        而且更因為C4 plant固定CO2的能力較高  所以氣孔不必常保持開啟
        (C4植物的氣孔導度較低  碳13穩定同位素值也較高)
        而在缺水時C4植物的光合作用速率也會降低阿  C3也是相同
        而在光照過強的情況下也是一樣的阿
        沒有植物喜歡不能容忍的乾旱  但每種植物的乾旱的定義不同
        有些植物在leaf water potential到達-0.5MPa就掛了
        但是有些到了-1.5MPa光合作用還是沒受到影響
        而也有許多前人的研究也說明了高溫和低水的確和C4的分佈有關
: :         C4最後還是要進行Calvin cycle(C3 pathway)
: :         而如果我沒記錯要把光合作用集中在Bundle sheath和周遭的mesophyll
: :         是為了減少光抑制現象以及方便傳遞兩個細胞間的光合作用半產物
: 當然這也是很重要的原因
: :         在Cushman 2001發表的研究中有提到CAM可能可以幫助這種植物
: :         在水生環境CO2受到限制時 增加無機碳的獲得
: :         所以是CO2的限制造成這種植物演變成CAM植物
: 感謝補充 這樣可以說明CO2也是促成CAM演化的一個因子
: :         這我猜測可能也是和無機碳的獲得  水分或CO2不充足有關吧
: :         因為有些蘭科的植物缺乏氣孔也會演化出CAM pathway
: 我想應該是水分的不穩定有關
: 附生植物有很多收集水分的方法 比如說把葉子卷成漏斗型可以收集雨水露水
: 如果說是要保有有限水分而產生CAM的話 感覺滿合理的
        的確在附生植物來說  碳源和水都是限制因子  所以不太容易區分
        如果是寄生植物的話就比較容易比較了

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◆ From: 140.112.52.220
推 owlonoak:我覺得我之前推文"非常耗水"真的不正確 感謝指正
→ owlonoak:可是我想 C4產生的最主要目的 應該是避免光呼吸的產生
→ owlonoak:是應乾燥方面仍然是CAM最佳吧
→ owlonoak:應該要說C4並非針對乾燥環境產生的適應 所以也不能用乾燥
→ owlonoak:環境當成線索來判斷一個植物是不是C4植物
推 owlonoak:不過容易產生光呼吸的環境 高溫強光好像又會有乾燥的狀況
→ phenil:是阿  這只能說一個大概的情形   畢竟只有5%的植物是C4的
→ phenil:但是反過來說  已經有很多之前的研究證實C4植物的分佈和
→ phenil:高溫與乾燥呈現高度相關
推 vixen:是正相關還是負相關?
→ phenil:正的阿