1. Thực vật C3 là gì?
- Thực vật C3 là nhóm thực vật có thể cố định CO2 dựa theo con đường C3 (hay chu trình canvin). Đó là những thực vật mà sản phẩm ban đầu của chúng sinh ra là 3-phosphoglycerate cùng với 3 nguyên tử cacbon. Các loại thực vật C3 còn được gọi là cây ôn đới vì những cây này có thể khử thành khí cacbonic trực tiếp bên trong lục lạp.
- Thực vật C3 có nguồn gốc từ thời kỳ đại Trung Sinh và đại Cổ Sinh tức là nó xuất hiện trước thực vật C4. Thực vật C3 chiếm khoảng 95% tổng khối lượng sinh khối thực vật trên Trái Đất. Chúng bao gồm nhiều loài thực vật khác nhau, bao gồm cây thân thảo, cây gỗ, cây bụi và cỏ.
- Nhóm thực vật C3 thích nghi với điều kiện khí hậu vùng ôn đới và cận nhiệt đới (điều kiện nhiệt độ, ánh sáng, nước,… thường ổn định không quá cao cũng không quá thấp). Do đó, thực vật C3 chỉ cần tiến hành cố định CO2 theo chu trình C3 (Calvin) khi có ánh sáng.
2. Thực vật C4 là gì?
- Thực vật C4 là những loài sống ở những vùng có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới nơi có ánh sáng mạnh và nhiệt độ cao. Một số loài tiêu biểu của nhóm C4 như mía, ngô, cao lương, cây xương rồng, cây sồi, cây dương xỉ… Những loài thực vật này sống ở những khu vực nóng, ẩm kéo dài và có nhiệt độ cao, ánh sáng mạnh, vì thế chúng thực hiện quang hợp theo chu trình C4.
- Đặc điểm ngoại hình bên ngoài của dòng thực vật C4 là có lá nhỏ và mảnh, chứa rất ít nước. Do vậy, C4 ít khi bị mất nước và héo úa khi gặp phải thời tiết có nhiệt độ cao như các loại C3. Thậm chí, ngay cả khi bị cắt đứt ra khỏi thân thì lá vẫn có thể xanh tươi trong nhiều giờ hoặc là nhiều ngày tuỳ vào giống cây.
- Chu trình quang hợp ở thực vật C4 gồm 2 giai đoạn: giai đoạn đầu theo chu trình C4 diễn ra ở lục lạp của tế bào nhu mô lá, giai đoạn 2 theo chu trình Canvin diễn ra trong lục lạp của tế bào bao bó mạch.
3. Tại sao lại gọi là thực vật C3, C4?
- Nhóm thực vật thực hiện quang hợp với sản phẩm đầu tiên là hợp chất 3C (PGA) có quá trình cổ định CO2 theo chu trình Calvin gọi là thực vật C3 (lúa, khoai, sắn,..). Nhóm thực vật này sống trong điều kiện ôn hòa, cường độ ánh sáng bình thường. Khi nhiệt độ cao, cường độ ánh sáng lớn, có thể diễn ra quang hô hấp.
- Thực vật có quá trình cố định CO2 theo chu trình Hatch- Slack, sản phẩm đầu tiên là hợp chất 4C (OAA) gọi là thực vật C4 (mía, ngô, kê, cao lương, rau dền,...). Nhóm thực vật này sống ở nơi có cường độ ánh sáng và nhiệt độ cao, có khả năng dự trữ CO2 trong mô thịt lá nên có thể cố định CO2 ở nồng độ thấp khi khí khổng đóng nên hạn chế sự mất nước của cây.
4. Ưu điểm của thực vật C4 với thực vật C3 là gì?
Nhóm thực vật C4 có năng suất quang hợp cao hơn C3:
- Cây C4 tránh được hô hấp sáng do quá trình tổng hợp chất hữu cơ xảy ra trong lục lạp bao bó mạch
- Cây C4 có cường độ quang hợp cao hơn cây C3, do điểm bão hòa ánh sáng cao hơn, quang hợp được trong điều kiện ánh sáng mạnh.
- Điểm bù CO2 rất thấp. Nhu cầu ánh sáng thực vật C4 đạt được độ no ánh sáng trong quang hợp cao hơn C3; có thể hấp thụ CO2 tăng liên tục khi cường độ ánh sáng gần bằng ánh sáng toàn phần, ánh sáng có cường độ cao gần bão hoà thì thực vật C4 vẫn tiến hành quang hợp khi thực vật C3 bị ức chế.
- Ở thực vật C4, nhu cầu nước thấp hơn, thoát hơi nước thấp hơn thực vật C3.
+ Điểm bù CO2 đối với quang hợp: Nhóm thực vật C3 có điểm bù CO2 khoảng 30 – 70 ppm, nhóm thực vật C4 có điểm bù khoảng 0 – 10 ppm.
+ Nhu cầu nước ở thực vật C3 và C4: Nhu cầu nước ở thực vật C4 chỉ bằng ½ nhu cầu nước của thực vật C3.