植物はできます 呼吸します、または少なくとも 息をします、いくつかの異なる方法で。 さまざまな方法には長所と短所があります。 しかし 植物はどのようにしてある方法から別の方法に移行するのですか? キャサリン・ハイダックと同僚たちは、 ユッカ・グロリオサ、米国の南東部で見つかったハイブリッドで、XNUMX つの異なる方法を切り替えます。
通常、植物はと呼ばれるプロセスを使用します C3 光合成 二酸化炭素と水をブドウ糖に変える。 通常は十分に機能しますが、より暑く乾燥した気候では、植物は二酸化炭素を吸収する代わりに酸素を吸収し、エネルギーを失うことになります. CAM光合成は、一部の植物が夜間に二酸化炭素を収集し、一時的に酸として保存するために使用する方法です. 日中、水分の損失を防ぐために気孔が閉じ、酸は二酸化炭素に戻り、葉緑体に送られ、グルコースに変わります.
CAM の光合成は、日中の暑い時期に植物の気孔を閉じて水分の損失を減らすため、植物の水分を節約するのに役立ちます。 ただし、葉の周りの炭素分子を往復するエネルギーを使用するため、欠点があります。 しかし、植物はいずれかの方法を使用することを選択する必要はありません、と Heyduk と同僚は書いています。 「すべてのCAMプラントはC全体を保持して使用するため、3 機械、多くの種が炭素を固定します 両方の経路の混合を介して. 強力な CAM 植物は、炭素吸収の大部分に CAM を使用しますが、C3+CAM種は、両方の経路を組み合わせてCOを固定します2…さらに、植物は CAM を使用する能力だけでなく、非生物的ストレス下で CAM を調節できる程度も異なります。」
まだ C3 と CAM は異なる働き方をしていますが、これは植物の解剖学にどのように反映されているのでしょうか? チームが調べた ユッカ・グロリオサ, スペインの短剣、間のワイルドクロス Y.アロイフォリア、CAM種および Y.filamentosa, 交流3 種族。 フロリダとバージニアの間の海岸近くの狭い帯で成長しているのを見つけることができます. 便利なことに、光合成の両方の方法を使用して幸せです。 科学者が知りたかったのは、植物がCAM光合成をどのように使用するかに遺伝的変異があるかどうかでした. あるとすれば、対応する解剖学的な違いもありましたか?
実験は、フロリダとバージニアの間の植物をラメット (植物の枝) として収集することから始まりました。 それらはジョージア大学に戻され、同じ温室で栽培されました。 XNUMX か月後、植物が適切に成長していることを確認したチームは、干ばつへの対応を実験するために植物をグループに分け始めました。
彼らが発見したのは、CAMの光合成が干ばつでアップレギュレートされていたことですが、植物の遺伝子がそれをどれだけうまく行うかに影響を与えていました. しかし、遺伝子の違いについての単純な話はありませんでした。
「詳細な生理学的および解剖学的測定 Y. グロリオサ CAM 表現型の遺伝子型間変動を明らかにし、解剖学的および生理学的形質は、遺伝子内で相関の欠如を示している Y. グロリオサ」と、Heyduk と同僚は書いています。 「干ばつストレス下では、日中のCOのレベルは2 同化は主に環境、つまり土壌水分量によって引き起こされましたが、夜間のCO2 同化率と酸の蓄積は、遺伝子型と環境の影響の組み合わせによって影響を受けました。 私たちの結果は、光合成特性の連続体を明らかにします Y. グロリオサ 干ばつ応答の変動を含む遺伝子型。 解剖学的測定は、体内の生理学的特性をほとんど予測できませんでした Y. グロリオサ
「対照的に、細胞サイズ、IAS [細胞間空域]、および葉の厚さは、夜間の CO を予測するものでした。2 異種間比較での取り込み。 これらの観察結果は、同倍体雑種種内の CAM の光合成生理学から解剖学的特徴を切り離すことができることを示唆しています。 Y. グロリオサ
「中間層内の相関の欠如 Y. グロリオサ C3からCAMへの進化の軌跡は、解剖学的および光合成生理学的特性の多くの組み合わせが実行可能な段階を通過することを示唆しています.
