Question

C₄植物同C₃植物相比

1. A.
   C₄植物能在弱光下生长更好
2. B.
   C₄植物能在低CO₂浓度下生长更好
3. C.
   C₄植物利用高光合速率补偿高光呼吸带来的损失
4. D.
   C₄植物光合速率受高温抑制相对较小

Answer 1

BD
在生理上，C₄植物一般比C₃植物具有较强的光合作用，这是与C₄植物的PEP羧化酶活性较强，光呼吸很弱有关。PEP羧化酶对CO₂的Km值(米氏常数)是7μmol，核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶的Km值是450μmol。前者比后者对CO₂的亲和力大得很多。试验证明，C₄植物的PEP羧化酶的活性比C₃植物的强60倍，因此，C₄植物的光合速率比C₃植物快许多，尤其是在二氧化碳浓度低的环境下，相差更是悬殊。由于C₄植物能利用低浓度的CO₂，当外界干旱气孔关闭时，C₄植物就能利用细胞间隙里的含量低的CO₂，继续生长，C₃植物就没有这种本领。所以，在干旱环境中，C₄植物生长比C₃植物好。C₄之所以光呼吸很弱是因为(1)C₄植物的光呼吸代谢是发生在维管束鞘细胞（BSC）中，由于C₄途径的脱羧使BSC中CO₂浓度提高，这就促进了Rubisco 的羧化反应，抑制了Rubisco 的加氧反应。(2)由于C₄植物叶肉细胞中的PEP羧化酶对CO₂的亲和力高，即使BSC中有光呼吸的CO₂释放，CO₂在未跑出叶片前也会被叶肉细胞中的PEP羧化酶再固定。
C₄植物适应于高光强，光饱和点明显高于C₃植物。相应的C₄植物全年干物质积累量近40吨/ 公顷，C₃植物约22吨/公顷。C₄植物光合作用的最适温度30－47℃，C₃植物适宜温度在20－30℃之间，C₄植物的高光合速率是付出代价的，它在同样的条件下要比C₃植物消耗更多的能量，C₄植物每同化一分子CO₂要比C₃植物多消耗2ATP（腺苷三磷酸），在能量上是不经济的。所以，在光照强、气温高的地区，C₄植物生长比C₃植物好；而在光强、温度较低的地区，C₄植物的光合效率就不一定比C₃植物高。