Les orchidées épiphytes sont l'un des groupes de plantes les plus riches en espèces et les plus diversifiés et elles occupent un large éventail de niches, allant d'habitats presque constamment humides à secs en saison. Malgré l'abondance d'espèces d'orchidées occupant la canopée, l'habitat épiphyte est la niche la plus sévère dans les forêts tropicales car la disponibilité de l'eau et des nutriments est sporadique et dépend des sources atmosphériques. La survie et le succès adaptatif de ces plantes reposent en grande partie sur leurs réponses développementales et métaboliques flexibles aux conditions environnementales. Un grand nombre d'espèces épiphytes effectuent la photosynthèse du métabolisme acide crassulacé (CAM), une adaptation écophysiologique importante qui permet aux plantes de résider dans des habitats où la disponibilité de l'eau est rare, intermittente et/ou saisonnière. L'endurance à la sécheresse observée chez la majorité des épiphytes est fréquemment fournie par un comportement photosynthétique CAM plus fort qui favorise un gain de carbone maximal combiné à une perte d'eau minimale. Ceci est faisable car la photosynthèse CAM agit généralement comme un CO₂-mécanisme de concentration par CO nocturne₂ fixation par la phosphoénolpyruvate carboxylase (PEPC) et stockage vacuolaire ultérieur du CO fixé₂ sous forme d'acides organiques. La décarboxylation diurne suivante des acides organiques libère du CO₂, qui est refixée par la ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase (Rubisco) et assimilée dans le cycle de Calvin derrière des stomates fermés.

Une adaptation structurelle essentielle de la plupart des orchidées épiphytes contre une sécheresse sévère est un certain degré de succulence des tissus, principalement par leurs feuilles et leurs pseudobulbes. En plus d'être un moyen efficace de stocker l'eau et les nutriments pendant la saison sèche, la succulence est également suggérée comme une exigence importante pour l'expression de la CAM. Un certain nombre de rapports ont indiqué une corrélation positive entre l'épaisseur des feuilles et l'activité CAM chez les orchidées épiphytes. Les feuilles d'orchidées peuvent montrer une photosynthèse CAM ou C3 en fonction de la présence de feuilles épaisses et fines. L'épaisseur plus élevée des feuilles des plantes effectuant la CAM est également liée à une capacité accrue à stocker nocturnement les acides organiques à l'intérieur des vacuoles pendant le cycle CAM.

Un article récent dans Annals of Botany vise à découvrir si des régimes distincts de disponibilité en eau influencent le mode photosynthétique (C3 et/ou CAM) dans les feuilles et les organes non foliaires des plantes à feuilles épaisses. Cattleya walkeriana et à feuilles fines Oncidium 'Aloha', et si oui, comment la sécheresse affecte spécifiquement la voie photosynthétique dans les feuilles de ces espèces. Les auteurs étudient également s'il existe un degré particulier de compartimentation dans l'expression de CAM entre différents organes de ces orchidées épiphytes sous des traitements de sécheresse ou bien arrosés. Ils démontrent que la disponibilité en eau est un signal puissant capable de moduler l'expression de CAM de manière compartimentée organe/tissu chez les orchidées épiphytes étudiées. Les données soulignent l'importance d'étudier la gamme d'expression/modulation de CAM dans des tissus végétaux spécifiques tout en tenant compte des réponses physiologiques dans différentes conditions environnementales et/ou phases de développement.

Schémas spatiaux de la photosynthèse chez les orchidées épiphytes à feuilles fines et épaisses : démêler la plasticité C3-CAM de manière compartimentée. Annals of Botany (2013) 112 (1) : 17-29. doi : 10.1093/aob/mct090
Une corrélation positive entre l'épaisseur des tissus et l'expression du métabolisme de l'acide crassulacé (CAM) a été fréquemment suggérée. Par conséquent, cette étude a abordé la question de savoir si la disponibilité de l'eau module la plasticité photosynthétique dans différents organes de deux orchidées épiphytes avec une épaisseur de feuille distincte. La morphologie des tissus et le mode photosynthétique (C3 et/ou CAM) ont été examinés dans les feuilles, les pseudobulbes et les racines d'un Cattleya walkeriana à feuilles épaisses et d'un à feuilles fines (Oncidium 'Aloha') orchidée épiphyte. Les caractéristiques morphologiques ont été étudiées en comparant les réponses physiologiques induites par la sécheresse observées dans chaque organe après 30 jours de sécheresse ou de traitements bien arrosés. Cattleya walkeriana, qui est considérée comme une orchidée CAM constitutive, a montré une nette régulation positive de la CAM induite par la sécheresse dans ses feuilles épaisses mais pas dans ses organes non foliaires (pseudobulbes et racines). L'ensemble des traits morphologiques de Cattleya feuilles ont suggéré la régulation à la hausse de la CAM induite par la sécheresse comme un mécanisme possible d'augmentation de l'efficacité de l'utilisation de l'eau et de l'économie de carbone. A l'inverse, bien qu'appartenant à un genre d'orchidée classiquement considéré comme réalisant la photosynthèse en C3, Oncidium 'Aloha' sous sécheresse semblait exprimer une CAM facultative dans ses racines et ses pseudobulbes mais pas dans ses feuilles, indiquant que de telles réponses photosynthétiques pourraient compenser le manque de capacité à effectuer une CAM dans ses feuilles minces. Caractéristiques morphologiques de Oncidium les feuilles ont également indiqué une efficacité moindre dans la prévention de l'eau et du CO₂ pertes, tandis que les canaux aérenchymateux reliant les pseudobulbes et les feuilles suggéraient un mécanisme compartimenté de carboxylation nocturne via la phosphoénolpyruvate carboxylase (PEPC) (pseudobulbes) et de carboxylation diurne via Rubisco (feuilles) chez les sujets exposés à la sécheresse. Oncidium végétaux. La disponibilité de l'eau a modulé l'expression de la CAM de manière compartimentée dans les organes chez les deux orchidées étudiées. Comme des régions distinctes de la même orchidée pourraient effectuer différentes voies photosynthétiques et des degrés variables d'expression de CAM en fonction de la disponibilité de l'eau, une plus grande attention devrait être accordée à cela dans les études futures concernant l'abondance des plantes CAM.