ƯU THẾ CÂY C4(Ngô).SO SÁNH CÂY C4 VỚI CÂY C3
I, ƯU THẾ CÂY C4
Các loại cây quang hợp theo chu trình c4 có các đặc tính ưu việt hơn hẳn các cây quang hợp theo các chu trình khác.Cây ngô là một dẫn chứng điển hình.
-Lá ngô hai mặt đều có khí khổng
-Gữa hai lớp biểu bì, phía ngoài là phần thịt lá,phía trong là phần bó mạch.Mặt cắt ngang khác với các cây kiểu cây c3.Lục lạp ngô gồm 2 loại: lục lạp của tế bào thịt lá với những hạt grama phát triển đầy đủ, chúng tích lủy ít hoặc không tích lủy tinh bột, lục lạp của tế bào bó mạch không có hạt grama, chúng tích lủy nhiều tinh bột.Tổ chức đặc biệt như vậy gọi là tổ chức giải phẩu Kranz.Chính hai loại lục lạp nằm ở hai bộ phận khác nhau như vậy đã làm tách biệt các bước của cây quang hợp kiểu c4.Sau khi đã cố định CO2 sản phẩm thu được biến đổi thành malat và aspactat.những chất này được vận chuyển đến nơi có enzim của chu trình Calvin,tại đó xảy ra biến đổi tạo ra các axit pyruvic lại tham gia phản ứng tái tạo chất nhận CO2: cacbonphotphat-enol, pyruvic .
Tất cả enzim của chu trình Calvin đều nằm ở lục lạp của tế bào bó mạch.Trong khi đó ở lục lạp tế bào thịt lá tập trung các enzim của chu trình c4.Điều đó chứng tỏ quan hệ giữa chu trình c3 và c4 chỉ thực hiện được khi có hai loại lục lạp nằm trên hai vị trị khác nhau, đó là tế bào thịt lá và tế bào bó mạch.Có thể nói quá trình cố định CO2 theo chu trình Calvin đã được bổ sung một vòng nữa với axit bốn nguyên tử cacbon và chu trình c4 hai lần cố định CO2.Chu trình c4 có ái lực rất lớn với CO2, vì trong tế bào thịt lá của kiểu cây c4 số lượng men enol pyruvic cacboxylaza có tác dụng xúc tiến quá trình cố định CO2 ngay khi hàm lượng CO2 xuống thấp đến mức không xác định được (đến 0,1ppm ).
Nhờ có giải phẩu Kranz mà bộ máy quang hợp gắn chặt với hoạt động của dòng nước trong bó mạch, vì vậy các kiểu cây c4 không có quang hô hấp, khả năng thoát khá, dẫn đến mức tiêu tốn cho một đơn vị chất khô thấp, đồng thời quá trình vận chuyển sản phẩm quang hợp đến các bộ phận khác diễn ra nhanh hơn.Trong điều kiện khô hạn, ánh sáng mạnh, cây ngô có thể sản sinh ra lượng chất khô gấp 1,5-2 lần so với cây c3 trong điều kiện tương tự.Nhóm thực vật một lá mầm đồng hoá theo Chu trình C4 có cấu tạo giải phẫu và hoạt động sinh lý khá đặc trưng.
Về hình thái giải phẫu trong lá của nhóm thực vật này có hai loại tế bào khác nhau. Tế bào thịt lá (Mezophyll) nằm ngay sát dưới lớp biểu bì. Tế bào bao bó mạch nằm giữa lá, bao quanh bó mạch. kích thước tế bào lớn hơn, lục lạp dạng lamen và to hơn lục lạp tế bào mezophyll. Các tế bào xếp sít nhau không có gian bào. Số lượng ty thể, peroxyxom nhiều hơn ở tế bào mezophyll.
Tế bào mezophyll nằm sát biểu bì nên có thể tiếp nhận trực tiếp CO2 từ không khí khuyếch tán qua khí khổng. Những sản phẩm quang hợp tạo ra ở đây lại khó đưa đến bó mạch dẫn để vận chuyển đi nuôi các bộ phận khác của cây. Ngược lại tế bào bao bó mạch nằm sâu trong lá nên không thể tiếp nhận CO2 từ không khí cung cấp, những sản phẩm tạo ra ở đây chuyển vào hệ mạch dẫn dễ dàng.
Về hoạt động sinh lý, sinh thái, nhóm thực vật C4 cũng có những đặc trưng riêng. Nhu cầu nhiệt độ cho quang hợp cao hơn thực vật C3. Cường độ ánh sáng bão hoà cao hơn rất nhiều so với thực vật C3. Ngược lại nhu cầu nước, điểm bù CO2 lại thấp hơn thực vật C3. Một đặc điểm rất quan trọng của thực vật C4 là không có quang hô hấp cho nên cường độ quang hợp cao hơn nhiều so với thực vật C3.Đặc điểm chủ yếu của cây c4 là quá trình đồng hoá xảy ra hai giai đoạn ở hai tế bào khác nhau: tế bào thịt lá và tế bào bao bó mạch (chu trình Hatch-Slack).
