景天科植物展示了一種獨特的光合作用適應(yīng)策略——景天酸代謝（Crassulacean Acid Metabolism，簡稱CAM），這種機(jī)制使它們能夠在干旱環(huán)境中有效生存。

夜間：CO?的捕獲與儲存
當(dāng)夜幕降臨，溫度降低、濕度升高時，景天科植物的氣孔會張開。此時，它們吸收大氣中的二氧化碳（CO?），在細(xì)胞質(zhì)中通過磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）的催化作用，將CO?固定為草酰乙酸，隨后迅速還原為蘋果酸。這些蘋果酸分子被主動運(yùn)輸并儲存在液泡中，導(dǎo)致液泡內(nèi)的蘋果酸濃度顯著升高，植物組織的酸度也因此增加。這個過程巧妙地避開了白天的水分流失風(fēng)險。

白天：CO?的釋放與光合作用
隨著日出，環(huán)境溫度上升、濕度下降，景天科植物關(guān)閉氣孔以減少水分蒸騰。此時，液泡中儲存的蘋果酸被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中，經(jīng)過脫羧作用（主要通過蘋果酸酶或PEP羧激酶催化），釋放出CO?。釋放的CO?隨即進(jìn)入葉綠體，在卡爾文循環(huán)中被核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）固定，最終合成碳水化合物，如葡萄糖，為植物提供能量和生長所需物質(zhì)。脫羧后剩余的碳骨架（如丙酮酸）可進(jìn)一步參與代謝或再生磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），為下一夜的CO?固定做準(zhǔn)備。

生態(tài)意義與應(yīng)用價值
CAM途徑是植物對干旱環(huán)境的卓越適應(yīng)。通過將CO?吸收與光合作用在時間上分離，景天科植物（如仙人掌、龍舌蘭等）極大地提高了水分利用效率，使它們能在沙漠、巖石等缺水生境中茁壯成長。這一機(jī)制不僅為植物生理學(xué)研究提供了重要模型，還為作物改良（如培育抗旱品種）和碳固定技術(shù)帶來了啟示，凸顯了自然選擇的智慧與生物多樣性的價值。