水生CAM植物龙舌草的光谱适应性策略：单色红蓝光下碳氮代谢的优化机制

《Plant Physiology and Biochemistry》：Photoadaptive resource allocation strategies: How CAM plant Ottelia alismoides optimizes carbon-nitrogen metabolism under monochromatic red/blue light

本文揭示了水生兼性CAM植物龙舌草（Ottelia alismoides）在单色红/蓝光下通过差异调控PEPC、Rubisco等关键酶活性及有机酸代谢节律，实现碳氮代谢资源分配的波长特异性适应。研究发现蓝光显著促进夜间酸积累（+101%）与NADP-GDH活性（+43%），而红光优先强化PEPC活性和TCA循环耦合，为水生植物在光谱动态水域中的光适应机制提供了新见解。

　　

章节精选

酸度、淀粉、可溶性糖和游离氨基酸含量

所有三种光质（白光、红光和蓝光）均在龙舌草叶片中保持了强烈的昼夜酸度节律，与其CAM途径一致。酸度仅在暗期积累，在7:00达到峰值，浓度分别为：17微当量/克鲜重（白光）、10微当量/克鲜重（红光）和20微当量/克鲜重（蓝光）。与白光和蓝光相比，红光导致酸含量显著降低，且昼夜振幅更小（图2A）。图2B表明红光...

单色红光或蓝光培养的龙舌草中保守的CAM节律

龙舌草已被证明可在低CO₂水平诱导下兼性表现出CAM（Zhang et al., 2014）。本研究中，在全光谱白光下的龙舌草中观察到了显著的酸度昼夜变化，表明CAM的出现。这一发现与我们之前的研究结果一致（Wang et al., 2022）。CAM的一个标志是有机酸周转和碳水化合物储备（通常是淀粉或可溶性糖）之间紧密耦合的昼夜振荡...

结论

本研究揭示了单色红光（R）和蓝光（B）差异调控水生CAM植物龙舌草中与CAM相关的碳氮（C-N）耦合（图8），展示了与陆生CAM物种相比独特的波长特异性适应策略。这种水生植物可能进化出了独特的光适应机制，能够独立利用R和B波长来在光谱多变的水下环境中维持CAM功能。与陆生植物不同...