C4植物
C4植物是指在光合作用的暗反應過程中，一個CO2被—個含有三個碳原子的化合物(磷酸烯醇式丙酮酸)固定後首先形成含四個碳原子的有機酸（草醯乙酸），所以稱為C4植物。C4植物葉片的結構特點是：圍繞著維管束的是呈“花環型”的兩圈細胞，裡面一圈是維管束鞘細胞，細胞較大，裡面的葉綠體不含基粒。外圈的葉肉細胞相對小一些，細胞中含有具有基粒的葉綠體。通過C4途徑固定CO2的過程是在葉肉細胞中進行的。C4中的C轉移到C3途徑是在維管束鞘細胞中進行的，光合作用的暗反應過程也是在維管束鞘細胞中進行。光合作用的產生也主要積累在維管束鞘細胞中。C4植物具有兩條固定CO2的途徑，即C3途徑和C4途徑。
C4植物通常分布在熱帶地區，光合作用效率較C3植物高，對CO2的利用率也較C3植物高，所以具有C4途徑的農作物的產量比具有C3途徑的農作物產量要高，如玉米就屬於C4植物。
哪些是C4植物
高粱 甘蔗 玉米 莧菜 等
C3植物與C4植物的區別
從進行光合作用途徑的不同，植物分為Ｃ4（碳４）、Ｃ3（碳３）等類型。水稻是Ｃ3植物，在高溫、強光下容易產生光抑制，光合作用減弱。與Ｃ3植物相比，玉米等Ｃ4植物具有更高的光合效率，而且在強光、高溫、低溫等逆境條件下有較好的防禦反應，能保持較高的光合作用。因此，如何把Ｃ3植物改造成Ｃ4植物是科學家長期的夢想。從１９９７年開始，江蘇省農科院研究員焦德茂主持的課題組，通過對不同轉玉米高光效基因水稻材料進行比較，證明來自Ｃ4植物中的高光效基因ＰＥＰＣ是提高光合效率的關鍵基因，Ｃ4光合途徑在水稻中原本微弱的存在，但在一般情況下不起作用，將玉米高光效基因導入水稻後，不是因為氣孔放大使水稻吸收二氧化碳的能力增強，而是使水稻本身的Ｃ4光合能力增強，這種增強的效率在高光強、高溫等逆境條件下尤為顯著。
玉米等C4植物的光合作用效率較水稻、小麥等C3植物的高。磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)在其中起了很大的作用。C4植物光合系統的濃縮CO2，增加局部CO2濃度的機制，使其即使在低CO2濃度時也能使光合作用幾近飽和，從而大大提高其光合作用效率。因此，如何將C4植物的這一機制轉移到水稻等C3植物上一直是植物生物學家的研究問題之一，但實踐證明，常規雜交育種手段很難如願以償。最近，Ku等(1999)利用農桿菌介導法，將完整的玉米PEPC基因導入到了C3植物水稻的基因組中。分析結果表明，多數轉基因水稻植株均高水平地表達玉米的PEPC基因，一些轉基因植株葉片中的PEPC酶蛋白含量占葉片總可溶性蛋白的12%以上，其活性甚至比玉米本身的還高2-3倍。Northern和Southern分析結果表明，PEPC基因在轉基因水稻植株中不存在基因沉默現象。這為利用基因工程技術快速改良水稻等C3作物的光合作用效率，提高糧食作物產量開闢了新路子。
在光合作用的過程中，最初形成的基本化合物的最小單位是一由三個碳原子組成的，叫做C3植物。後來，又發現了基本單位是四個碳的植物，叫做C4植物，以區別於C3植物。應該說，C3、C4植物是光合作用的最基本的產物。有關這些基本產物的知識，是在利用二氧化碳-14（14CO2）作為示蹤劑之後才被人們所了解的。二氧化碳-14中的碳-14是碳的一個放射性同位素。此外，有些植物具有非常巧妙的機能--在夜間，不斷地吸收二氧化碳，到了白晝，就在葉子中進行光合作用。這一現象也是利用二氧化碳-14進行研究後才發現的。
