C3和C4植物光合途径的适应性变化和进化

摘要

高等植物大多为C3植物,C4植物和景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism,CAM)植物是由C3植物进化而来的.C4途径的多源进化表明,光合途径由C3途径向C4途径的转变相对简单.该文分析研究了植物光合途径的进化前景,指出C4植物是从C3植物进化而来的高光效种类,且地质时期以来降低的大气CO2浓度和升高的大气温度以及干早和盐渍化是C4途径进化的外部动力.C3植物的C4途径的发现说明植物的光合途径并非是一成不变的,C3和C4植物的光合特征具有极大的可塑性,某些环境的变化会引起植物光合途径在C3和C4途径之间转变.C3植物具有的C4途径是环境调控的产物,是对逆境的适应性进化结果,因而光合途径的转变也适用于干旱地区植被的适应性生存机理研究.该文还利用国外最新的C4光合进化模型介绍了植物在进化C4途径中所经历的7个重要时期(从分子基础到形态基础、结构基础,再到物质代谢水平、光合酶活水平,直到C3和C4途径协调运转时期,最后达到形态与功能最优化阶段),并结合全球气候变化的特点对国内外相关领域的研究进行了分析,总结了植物光合途径的适应性转变和进化的研究成果,为今后的相关工作提出建议.