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Lexikon der Biologie: CAM-Pflanzen

CAM-Pflanzen [CAM = Abk. für Crassulacean acid metabolism = Crassulaceen-Säurestoffwechsel], Bezeichnung für Pflanzen, die während der Nacht unter Katalyse durch Phosphoenolpyruvat-Carboxylase Kohlendioxid (CO2) durch Carboxylierung von Phosphoenolpyruvat fixieren und die entstehenden C4-Carbonsäuren (hauptsächlich Malat; Apfelsäure) tagsüber zur Bereitstellung von CO2 für den Calvin-Zyklus wieder decarboxylieren (diurnaler Säurerhythmus). Dabei werden die während der Nacht gebildeten C4-Carbonsäuren in den Vakuolen der Blattzellen gespeichert. Tagsüber, wenn in der Photosynthese durch die Lichtreaktion ATP und NADPH geliefert werden, wird in denselben Zellen das CO2 aus den C4-Carbonsäuren freigesetzt und in den Calvin-Zyklus eingeschleust. Diese zeitliche Trennung von Kohlendioxidfixierung und Calvin-Zyklus ist eine Anpassung an trockene Standorte und ermöglicht CAM-Pflanzen, die Spaltöffnungen ihrer Blätter (Blatt) tagsüber geschlossen zu halten, was den Wasserverlust auf etwa 1/10 gegenüber nichtangepaßten C3-Pflanzenreduziert. Dies geht allerdings auf Kosten der Produktivität, da das bei CAM-Pflanzen sehr häufige Absinken des CO2-Partialdrucks in den Chloroplasten die Photorespiration begünstigt. Zu den CAM-Pflanzen gehören vor allem die sukkulenten, also in dickfleischigem Gewebe wasserspeichernden Arten der Dickblattgewächse (Crassulaceae), nach denen diese Form der Kohlendioxidfixierung benannt ist, viele Kakteengewächse, Agavengewächse, Ananasgewächse, Wolfsmilchgewächse sowie verschiedene hemisukkulente und nichtsukkulente Arten weiterer Pflanzen-Familien, die an trockenen Standorten wachsen. Das Vorkommen einiger sukkulenter Farnpflanzen, z. B. Tüpfelfarngewächse, mit Crassulaceen-Säurestoffwechsel belegt die frühe Etablierung dieses Stoffwechselweges in der Phylogenie. Inzwischen sind auch Pflanzen bekannt, die den Crassulaceen-Säurestoffwechsel fakultativ betreiben, also normalerweise wie C3-Pflanzen das CO2 direkt in den Calvin-Zyklus einschleusen, bei Wassermangel jedoch eine zeitliche Trennung von Kohlendioxidfixierung und Calvin-Zyklus etablieren (z. B. Eiskraut, Mesembryanthemum crystallinum, Mesembryanthemum). Abscisinsäure, Photosynthese, Wasserhaushalt.

M.B.

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