Detalj tverrsnitt maisblad

Detalj av tverrsnitt av et blad fra mais, en C4-plante. I kloroplaster i mesofyll binder enzymet fosfoenolpyruvat karboksylase CO2 som kommer gjennom spalteåpningene, og det dannes C4-syrer (eplesyre (malat) eller aminosyren aspartat) som blir fraktet gjennom plasmodesmata til slirecellene rundt ledningsstrengen hvor CO2 blir frigitt og assimilert av rubisko i kloroplaster. Kloroplastene i mesofyllet inneholder ikke rubisko. Oppkonsentrering av CO2 rundt rubisko reduserer fotorespirasjonen. På hver side av bladet er det en epidermis med tykk kutikula. I ledningsstrengen er det vedrør og trakeider i vedvevet (xylem) som frakter vann og mineralnæring fra jorda inn i bladet, mens silrør og følgeceller i silvevet (floemet) deltar i transport av fotosynteseprodukter internt i bladet, eller ut av bladet til andre deler av planten, for eksempel til en maiskolbe. Sklerenkym er dødt styrkevev.

Detalj tverrsnitt maisblad
Av .
Lisens: CC BY SA 3.0

C4-planter har en variant av fotosyntese som er tilpasset sterkt lys, høye temperaturer og tørke. Planter med C4-fotosyntese finnes i størst grad i tropiske og subtropiske områder, og er mest vanlig i halvtørr gressvegetasjon. C4-fotosyntese er under gode betingelser vesentlig bedre enn C3-planter til å utnytte energien i sollyset. De aller mest produktive C4-artene kan vokse 40-50 % raskere enn de mest produktive C3-artene.

C4-planter har fått navnet sitt fra at de danner en syre med fire karbonatomer, oksaleddiksyre, som første mellomprodukt i karbonfikseringen i fotosyntesen.

Fordeler med C4

C4-planter har flere biokjemiske og morfologiske særtrekk som skiller dem fra C3. Karbonfiksering skjer med enzymet rubisko hos alle planter, og dette enzymet fungerer ikke godt ved høye temperaturer eller tørke. Under slike betingelser begynner rubisko å danne et stoff som er giftig for planten i høye konsentrasjoner. Planten må begynne med fotorespirasjon for å kvitte seg med stoffet, noe som er energikrevende og fører til ytterligere tap av CO2.

C4-fotosyntese er i prinsippet tilpasninger som tilrettelegger for at rubisko kan fungere bedre, blant annet en oppbygning av bladet som holder mer på CO2. Dermed trenger C4-planter også mindre rubisko enn C3-planter, noe som igjen medfører et lavere behov for nitrogen. C4-planter bruker også vann mer effektivt, siden de i større grad kan holde spalteåpningene lukket.

Funksjonen til rubisko kan forklares som en relikt fra fotosyntesens evolusjonshistorie. Fotosyntese evolverte i en periode da jordas atmosfære hadde høye konsentrasjoner av CO2, og rubisko har ikke vært endret eller byttet ut siden.

Plantegrupper med C4

C4 har evolvert fra C3 mange ganger, minst 60 ganger uavhengig av hverandre og i ulike plantegrupper. Størsteparten (rundt 80 %) av C4-plantene er enfrøbladede, i hovedsak gress og starr. De resterende 20 % er spredt på tofrøbladete plantefamilier, blant annet vortemelk- og kurvplantefamilien.

C4 evolverte for over 30 millioner år siden i enfrøbladete og for mindre enn 20 millioner år siden i tofrøbladede. Det finnes også planter med en mellomting av C3 og C4, noe som kan være overgangsformer i evolusjonen fra C3 til C4.

Økonomisk betydning

De fleste plantearter har C3-fotosyntese, inkludert mesteparten av matplantene våre. Men noen C4-planter har stor økonomisk betydning, som mais og sukkerrør. Gresset som spises av husdyr inneholder også en stor andel C4-planter.

I industrielt jordbruk blir plantene sådd tett, og C4-planter har evolvert i områder med lite skygge. Effektiviteten til C4-fotosyntese reduseres når bladene havner i skyggen, og avlingene kan reduseres fordi C4-plantene ikke får utnyttet det fulle potensialet for vekst.

Siden C4 er en mer effektiv fotosyntese enn C3, foregår det forsøk med å endre viktige matplanter fra C3 til C4, for eksempel ris.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg