科學解釋
玉米的維管束鞘充滿了大型葉綠體玉米的維管束鞘充滿了大型葉綠體
碳三植物：植物在進行光合作用的時候，固定二氧化碳時需要一個酶，稱作核酮糖1,5二磷酸羧化酶（RuBisCo）。這種酶能夠將二氧化碳和植物內部的核酮糖1,5二磷酸結合，然後生成兩分子的3-磷酸甘油酸。3-磷酸甘油酸是一種含有3個碳原子的有機物，被視為二氧化碳固定後第一種產生的有機物，因此通過這條途徑固定二氧化碳的植物，被稱作碳三植物（C3）。
但是這個RuBisCo有點調皮，它不但能促使二氧化碳固定，在二氧化碳濃度較低或光照很強的時候，它還可以讓核酮糖1,5二磷酸和氧氣結合，然後產生二氧化碳。這一過程不能固定二氧化碳，反而像呼吸作用一樣造成有機物損失，因此這一過程稱為光呼吸。光呼吸造成了光合效率的降低。
碳四植物：玉米、高粱等植物，則通過另一種方式固定二氧化碳。它結合二氧化碳的，是一種含有三個碳原子的分子（磷酸烯醇式丙酮酸），因此生成的第一種二氧化碳固定產物，是含有四個碳原子的有機物（草醯乙酸）。因此具有這種固定二氧化碳方式的植物稱作C4植物。
由於C4植物光呼吸非常弱，因此光合效率很高，能夠在低二氧化碳濃度或強光情況下，固定更多的二氧化碳來轉化為有機物，從而提高產量。因此，讓水稻等C3植物轉化為C4植物是研究熱點。不過，這一過程非常複雜，因為水稻內缺乏很多進行C4過程的酶。這就涉及到很多相關酶基因的轉移和受控表達，因此近期內很難得到讓人滿意的轉基因作物。不過一旦成功，影響將是巨大的。
轉基因目的
簡單說，C4植物（玉米）是自帶二氧化碳“壓縮機”的，可以提高光合作用效率。要做的就是把這種壓縮機搬運到C3植物（水稻）中去，提高C3植物的光合效率。
技術原理
C4途徑中，二氧化碳固定在葉肉組織中完成，而3-PG的合成則在維管束鞘細胞中完成，草醯乙酸作為二氧化碳的運輸形式在葉肉中合成，然後在維管束鞘細胞中分解放出二氧化碳。C4途徑的高效率關鍵就在二氧化碳固定和3-PG合成反應在空間上的差異，葉肉組織可以不停地固定二氧化碳然後運到維管束鞘細胞中釋放，使得Rubisco周圍的二氧化碳保持高濃度，反應向合成3-PG的方向進行。
打個比方的話，C3是一個人手工組裝所有零件，C4是流水線生產。所以C3轉C4並不是一個簡單的遺傳工程問題。
袁隆平研究
袁隆平研究碳四基因袁隆平研究碳四基因
有“雜交水稻之父”之稱的著名農學家袁隆平2014年1月在接受媒體採訪時談到對轉基因的看法，認為轉基因也是今後的發展方向，同時透露他正在研究把玉米的碳四基因轉到水稻中，光合效率可以提高30%到50%，提高產量。
