Thực vât C4 ưu việt hơn thực vật C3 ở điểm nào ?

Thực vật C4 (ví dụ: ngô, mía, sắn, lúa mì đông khô hạn…) có nhiều ưu thế so với thực vật C3 (ví dụ: lúa, lúa mì, đậu tương…) nhờ cơ chế cố định CO₂ đặc biệt. Cụ thể: 1. Giảm thất thoát khí CO₂ do quang hợp - C4 dùng enzyme PEP-carboxylase để cố định CO₂ ban đầu, có ái lực với CO₂ cao hơn RuBisCO và ít “bắt nhầm” O₂, nên hạn chế mạnh quá trình quang hợp phân hủy (photorespiration). - Photorespiration ở C4 chỉ khoảng 2–10% so với 25–50% ở C3 khi nhiệt độ cao và nồng độ CO₂ thấp. 2. Ổn định hiệu suất quang hợp ở nhiệt độ cao - Ở nhiệt độ >30 °C, quang hợp C3 giảm mạnh do photorespiration tăng; ngược lại quang hợp C4 vẫn duy trì cao. 3. Tiết kiệm nước - Nhờ độ nhạy thấp hơn với mức CO₂ ngoại bào, C4 có thể đóng bớt khí khổng (stomata) mà vẫn thu đủ CO₂. - Hệ quả là lượng nước bốc hơi (transpiration) giảm, WUE (water-use efficiency) tăng gấp 1,5–2 lần so với C3. 4. Hiệu quả sử dụng nitơ cao hơn - Do giảm nhu cầu RuBisCO (protein chiếm nhiều N), cây C4 cần ít nitơ hơn để duy trì cùng mức quang hợp, nên có thể sống tốt trên đất nghèo dinh dưỡng. 5. Tốc độ sinh trưởng và tích lũy sinh khối nhanh - Khi ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao, và thừa nước/đạm, C4 thường quang hợp mạnh hơn, tích lũy đường, tinh bột nhanh hơn C3. Tóm lại, ở những môi trường nhiệt độ cao, ánh sáng mạnh, khan hiếm nước hoặc CO₂, thực vật C4 thể hiện năng suất quang hợp, tiết kiệm nước và sử dụng nitơ tốt hơn so với thực vật C3.