CAM 식물의 크레슐산 대사(Crassulacean acid metabolism, CAM)

크레슐산 대사란?

 

C4 식물은 C4 경로와 캘빈경로를 다른 장소에서 일어나도록 하여 광호흡을 극복합니다. 그러나 CAM 식물은 C4 경로와 캘빈경로를 다른 시간에 작동시킴으로써 광호흡을 극복하는데, 이를 크레슐산 대사라고 합니다. 크레슐산 대사라는 이름은 초기에 Crassulaceae과에서 많이 연구되어 붙여졌습니다.

 

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2020/05/26 - [공부/Biology] - 광호흡(Photorespiration)

광호흡(Photorespiration)

 

CAM 식물의 종류와 특징

 

1. CAM 종류

 

선인장류, 돌나무과 식물 등의 다육과식물이 CAM 식물에 포함됩니다. Crasslaceae와 Cactacea를 제외하고는 C4 식물처럼 특정 과의 모든 식물이 CAM인 것은 아닙니다. 대부분의 과는 CAM과 C3 식물을 포함하며, 일부는 C3, C4, CAM을 모두 포함하기도 합니다.

 

2. CAM 특징

 

선인장을 상상한다면 CAM 식물의 특징이 쉽게 그려질 것 같습니다. 먼저 CAM 식물은 뛰어난 수분 보존능력을 가집니다. 이는 세포가 커다란 물로 채워진 액포를 함유하기 때문입니다. 또한 CAM 식물은 사막과 같은 건조한 곳에서 살아남기 위해서 잎과 줄기의 부피 대 표면적 값이 작고, 기공의 수가 적습니다. 선인장의 경우 잎이 가시로 변했기에 수분 손실을 줄일 수 있었습니다. CAM 식물은 기공의 개폐가 보통식물과 반대로 작용하기도 합니다. 즉, 밤에 기공이 열리고 낮에 닫히게 됩니다. 따라서 증산비가 적다는 특징도 지니고 있습니다.

 

 

크레슐산 대사 과정

 

밤 - 기공을 열고 C4 경로로 CO2를 유기산(말산)에 고정합니다.

낮 - 수분 손실을 줄이기 위해 기공을 닫으며, 밤 사이 고정한 말산으로부터 CO2가 방출되어 캘빈회로로 유입됩니다.

 

 

CAM 식물의 강점과 약점 

 

1. CAM 식물 강점

 

CAM 식물은 수분 보존능력이 탁월하여 건조한 지역에서 적응력이 높습니다. 따라서 수분 스트레스 하에서도 CAM 식물의 CO2 동화는 계속될 수 있습니다.

또한 CAM 식물은 낮 동안 기공을 닫고 광합성을 진행하므로, 미토콘드리아 호흡으로 방출된 CO2를 붙잡아서 재동화할 수 있다는 이점도 지니고 있습니다. 따라서 오랫동안 지속되는 가뭄에도 생장을 지속할 수 있습니다.

 

2. CAM 식물 약점

 

수분 스트레스 상태가 아닌 적절한 수분이 유지되는 '정상' 조건에서 CAM 식물의 일일 탄소동화율은 C3의 1/2 정도, C4 식물의 1/3에 지나지 않습니다. 왜냐하면 낮에 기공이 닫히기에 CO2의 추가 공급이 일어나지 않기 때문입니다. 따라서 정상 조건에서는 CAM 식물의 성장이 매우 느립니다.