在2014年的时分，我国闻名杂交水稻学家袁隆平在承受媒体采访时谈到，他正在研讨把玉米的碳四基因转到水稻傍边，假如能成功，光合功率能大大的进步30%到50%，然后大起伏的进步产值。
其间袁老谈到的“碳四“指的便是碳四植物，比较碳三植物，碳四植物具有更高的光合效果功率，更强的抗旱才能和生计才能，其农作物也具有更高的产值。
在现有的地球植物物种傍边，碳三植物占了95%，典型的碳三植物有水稻、小麦、烟草、大豆，以及绝大部分农作物；而碳四植物只占3%，典型的碳四植物有玉米、高粱、甘蔗等等。
在1940年，科学家发现了碳的同位素碳-14，十年后，美国闻名生物化学家梅尔文·卡尔文以小球藻为研讨目标，使用碳-14初次探明晰植物光合效果的固碳进程——光合碳循环，也称作卡尔文循环或许碳三循环，他也因而取得1961年的诺贝尔化学奖。
现在，科学家在高等植物中发现的固碳方法一共有三种：碳三循环、碳四循环和CAM循环，其间碳三循环是植物最遍及的固碳方法，别的两种固碳方法则愈加高档。
植物进行光合效果，能够把二氧化碳和水转化为有机物，然后开释氧气，光合效果首要包含了光反响和暗反响两个阶段：
光反响：在色素和酶的效果下，植物把光能转化为化学能（受体为ATP等等），即2H2O—>4H(+)+O2 ， ADP+Pi—>ATP。
暗反响：植使用活泼的化学能同化CO2，生成有机物，CO2+C5—>2C3， 2C3+H(+)—>(CH2O)+C5+H2O。
总反响方程式：CO2+H2O—>（CH2O）+O2，（CH2O）表明糖类。
大部分植物在得到二氧化碳后，会把一个二氧化碳整合到一个五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖（RuBP）傍边，然后得到一个六碳化学物，完结二氧化碳的固定，可是这个六碳化合物极不安稳，会立刻分解为两个三碳化合物3-磷酸甘油酸（PGA），以这种进程进行光合效果的植物叫做碳三植物。
在碳四植物的叶绿体中，含有碳三植物不具备的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEP），PEP具有三个碳原子，并且和CO2有极强的亲和力；而碳三植物中的RuBP，遇到CO2能固碳，遇到O2也能固氧，关于后者来说完全是一种糟蹋，这大起伏的下降了碳三植物的光合效果功率。
碳四植物中的PEP在吸收CO2后，转运至鞘细胞中再脱下CO2，从把O2和CO2分隔，再进行卡尔文循环，能够正常的看到，碳四植物本质上便是比碳三植物多了一个二氧化碳的转运进程，相关于多了一台二氧化碳涡轮增压泵。
在完结卡尔文循环后，PGA在酶的催化效果下，耗费ATP终究组成糖类，每六个CO2分子能够取得一个糖类分子。
碳四植物多了一步后，对本身的光合效果和环境适应才能有了极大的改进，首要碳四植物能够在浓度更低的二氧化碳环境中进行光合效果。
更大的影响则是对水分的使用，植物叶子上有许多气孔，在进行光合效果时水分也会经过气孔蒸腾掉，植物吸收水分的97%都是蒸腾掉的，只要不到3%用于本身物质的组成，这在酷热干旱地区更显着。
假如植物封闭气孔削减水分蒸腾，那么二氧化碳也会削减，光合效果发生的氧气增多，关于碳三植物来说是十分晦气的，并且温度升高后RuBP对氧气的亲和才能也会添加；而碳四植物就很好地处理了这样的一个问题，碳四植物能够缩小气孔削减水分蒸腾量，一起还不会下降本身的光合效果功率。
正因为如此，碳三植物固定一个CO2分子，需求蒸腾掉800多个水分子，而碳四植物只需求蒸腾不到300个水分子，后者只要前者的三分之一，所以碳四植物具有更强的抗旱才能和抗热才能，广泛散布在热带和亚热带地区。
别的，还有更特别的CAM植物，经过景天酸代谢途径在夜间吸收CO2，在白日进行碳四循环，具有比碳四植物更强的抗旱才能，CAM植物多是多浆液植物，比方仙人掌、芦荟、龙舌兰等等。
别的，植物在进行光合效果时，一起也会进行呼吸效果来发生ATP，关于碳三植物来说，光呼吸会耗费掉大约30%的固定碳，而碳四植物和CAM植物的光呼吸十分弱，这也大起伏进步了碳四植物农作物的产值。
惋惜的是，咱们吃的米饭来历——水稻，没有进化成碳四植物，水稻对水分和光照的要求极高，假如能把水稻培育成碳四植物，那么就能大起伏进步水稻的产值和抗旱才能，玉米和水稻的基因比较附近，所以科学家也在企图把玉米的碳四基因转移到水稻傍边，当然这是一个十分复杂的进程，因为基因的搬迁会导致一系列难以预测的改动。
已然碳四植物具有很多长处，为何地球上的绝大部分植物仍是碳三植物呢？
原因首要在于碳四植物有利端必定存在坏处，因为碳四循环比碳三循环多了一步，所以碳四循环需求耗费更多的能量，比方植物每组成一个葡萄糖分子，碳四植物需求耗费30个ATP，而碳三植物只需求耗费18个ATP，在阳光不足够的当地，碳三植物反而具有生计优势。
水稻的原产地因为水分足够，所以无需考虑水分的蒸腾，或许这便是水稻没有进化成碳四植物的原因，可是现在人类对水稻的出产要求进步，期望水稻能在条件愈加严苛的当地进行栽培。
我的内容就到这儿，喜爱咱们文章的读者朋友，记住点击重视咱们——艾伯史密斯！
