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暗呼吸

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定义编辑本段

暗呼吸(dark respiration)是指植物在无光条件下进行的有氧呼吸作用,通常简称为呼吸作用。该术语是相对于光呼吸(photorespiration)而言的。暗呼吸是植物体吸收氧气并释放二氧化碳的氧化还原过程。

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呼吸底物与能量转化编辑本段

暗呼吸的底物包括糖类、淀粉、脂肪蛋白质和有机酸等。这些底物被氧化还原为二氧化碳和水。以蔗糖为例,其氧化还原过程可表示为:C₁₂H₂₂O₁₁ + 12O₂ → 12CO₂ + 11H₂O。在暗呼吸过程中,释放出相当多的能量,其中大部分以热的形式散失,但一部分能量通过氧化磷酸化作用形成三磷酸腺苷ATP),用于植物的各种生理活动。

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代谢途径编辑本段

暗呼吸的主要途径是糖酵解葡萄糖降解为丙酮酸)和三羧酸循环丙酮酸的进一步分解)。这些过程与外界环境的温度、水分、氧气和二氧化碳浓度以及光照等条件密切相关。 ADFASDFAF23RQ23R

环境影响因素编辑本段

  • 温度:一般在0℃至40-45℃之间,呼吸强度随温度升高而增大;大多数植物在0℃或更低温度下呼吸作用显著减慢;当温度升至50-55℃时,酶系统受损,呼吸强度迅速下降。
  • 水分成熟干燥的种子呼吸作用极低;吸收水分后呼吸强度缓慢上升,当含水量达到一定水平(如小麦种子含水量超过16%)时呼吸强度显著提高。植物叶片或其他器官因失水过多而萎蔫时,细胞中淀粉转化为糖,可提高呼吸强度;但长期萎蔫会使水分成为限制因子。
  • 氧气与二氧化碳浓度:影响因植物种类、组织、浓度和处理时间而异。例如,石刁柏茎、菜豆果实、菠菜顶部的呼吸强度随氧气浓度降低而降低;马铃薯块茎的呼吸作用随二氧化碳浓度升高而增强,而白芥菜、利马豆则相反。测定指标(CO₂释放量或O₂吸收量)也会影响结果。
  • 光照:绿色植物在光照下,除进行光呼吸外,暗呼吸作用也会提高,一方面因为光合作用增加了呼吸底物供应,另一方面光照使温度升高。

应用编辑本段

生产上广泛利用环境因子对呼吸作用的影响进行多汁果实和蔬菜的保鲜以及粮油种子的贮藏。例如,温度8-10℃时马铃薯块茎呼吸损耗最少,有利于贮藏。

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参考资料编辑本段

  • Plaxton, W. C., & Podestá, F. E. (2006). The functional organization and control of plant respiration. Critical Reviews in Plant Sciences, 25(2), 159-198.
  • Atkin, O. K., & Tjoelker, M. G. (2003). Thermal acclimation and the dynamic response of plant respiration to temperature. Trends in Plant Science, 8(7), 343-351.
  • Lambers, H., & Ribas-Carbo, M. (2005). Plant Respiration: From Cell to Ecosystem. Springer.
  • Millar, A. H., Whelan, J., Soole, K. L., & Day, D. A. (2011). Organization and regulation of mitochondrial respiration in plants. Annual Review of Plant Biology, 62, 79-104.

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