简述为什么c4植物比c3植物生长速度快,单位面积的生物量大 为什么C4植物光合速率比C3植物高

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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。

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