Question

一般来说，C4植物的光合产量比C3植物的要高，试从它们各自的光合特征及生理特征进行比较分析。

Answer 1

【答案】：①高光效。C₄植物转运1mol CO₂要消耗2mol ATP，但CO₂在鞘细胞中浓缩3～10倍(60μm)，有利于羧化反应。②C₄植物的PEP羧化酶对CO₂亲和力高，能利用低浓度CO₂。C₃植物CO₂的固定是通过Rubisco的作用来实现的，而在C₄植物中CO₂首先被PEP羧化酶固定。尽管两种酶都可以固定CO₂，但PEP羧化酶对CO₂的亲和力远远大于Rubisco。尤其是当外界干旱，气孔关闭时，C₄植物能够利用细胞间隙中低浓度的CO₂，继续生长。③低光呼吸。C₄途径具有CO₂泵的作用，把外界CO₂泵入维管束薄壁细胞，增加维管束鞘薄壁细胞的CO₂/O₂的比值，使Rubisco向更有利于羧化方向进行，因此C₄植物光呼吸的速率非常低。另外，C₄植物的光呼吸只局限在鞘细胞，光呼吸放出的CO₂被“花环”结构叶肉细胞利用，不易漏出。在高光强、高温及干燥气候条件下，C₄植物的光合速率远远高于C₃植物的。④鞘细胞中缺少PSⅡ，鞘细胞光合固碳时放O₂较少，有利于羧化反应。⑤C₄植物的光合产物就近运输到维管束，避免积累光合产物，对光合作用产生抑制。