Question

C₄植物同C₃植物相比

1. A.
   C₄植物能在弱光下生長更好
2. B.
   C₄植物能在低CO₂濃度下生長更好
3. C.
   C₄植物利用高光合速率補償高光呼吸帶來的損失
4. D.
   C₄植物光合速率受高溫抑制相對較小

Answer 1

BD
在生理上，C₄植物一般比C₃植物具有較強的光合作用，這是與C₄植物的PEP羧化酶活性較強，光呼吸很弱有關(guān)。PEP羧化酶對CO₂的Km值(米氏常數(shù))是7μmol，核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶的Km值是450μmol。前者比后者對CO₂的親和力大得很多。試驗證明，C₄植物的PEP羧化酶的活性比C₃植物的強60倍，因此，C₄植物的光合速率比C₃植物快許多，尤其是在二氧化碳濃度低的環(huán)境下，相差更是懸殊。由于C₄植物能利用低濃度的CO₂，當外界干旱氣孔關(guān)閉時，C₄植物就能利用細胞間隙里的含量低的CO₂，繼續(xù)生長，C₃植物就沒有這種本領(lǐng)。所以，在干旱環(huán)境中，C₄植物生長比C₃植物好。C₄之所以光呼吸很弱是因為(1)C₄植物的光呼吸代謝是發(fā)生在維管束鞘細胞（BSC）中，由于C₄途徑的脫羧使BSC中CO₂濃度提高，這就促進了Rubisco 的羧化反應(yīng)，抑制了Rubisco 的加氧反應(yīng)。(2)由于C₄植物葉肉細胞中的PEP羧化酶對CO₂的親和力高，即使BSC中有光呼吸的CO₂釋放，CO₂在未跑出葉片前也會被葉肉細胞中的PEP羧化酶再固定。
C₄植物適應(yīng)于高光強，光飽和點明顯高于C₃植物。相應(yīng)的C₄植物全年干物質(zhì)積累量近40噸/ 公頃，C₃植物約22噸/公頃。C₄植物光合作用的最適溫度30－47℃，C₃植物適宜溫度在20－30℃之間，C₄植物的高光合速率是付出代價的，它在同樣的條件下要比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），在能量上是不經(jīng)濟的。所以，在光照強、氣溫高的地區(qū)，C₄植物生長比C₃植物好；而在光強、溫度較低的地區(qū)，C₄植物的光合效率就不一定比C₃植物高。