十种C4植物的分布地点和作用

第48卷第5期2020年10月陕西林业科技Shaanxi Forest Science and TechnologyVol48 No5Oct2020中国C4植物名录翟增康，赵 珉，魏永胜**，刘虎岐，白 瑶收稿日期：2020-05-28基金项目：国家高技术研究发展计划（63计划）项目（013AA102904）国家中医药管理局2017年中医药公共卫生服务补助专项“全国中药资源普查项目”财社2017第66号）作者简介：翟增康（1998 — ），男，本科生。

*通信作者（西北农林科技大学 生命科学学院，陕西 杨凌712100）摘 要：C4植物具有耐高温、高光效、高水分与养分利用率、适应性强、生产效能高的特点，在生产实践、 科学研究、教学及生态保护方面都有很高的研究价值。

但目前没有专门收录我国C4植物种的工作。

为 此,本研究基于文献调查，对于我国现已经明确的C4植物及C3-C4中间型植物进行整理,以期为C4植物方面的研究提供更加全面而准确的参考。

本文共列出28科，178属,58种C4植物。

关键词：中国；C4植物；C3植物；名录；鉴别方法中图分类号:Q945. 11 文献标志码:A 文章编号= 1001-2117(2020)05-0071-19The List of C 4 Plant in ChinaZHAI Zeng-kang,ZHAO Min, WEI Yong-sheng * ,LIU Hu-qi,BAI Yao(College of Life Science , Northxvest A&^F University , 犢angling , Shaanxi 712100)Abstract :C4 plants are characterized by high temperature resistance , high light efficiency, high eff-cient in water and nutrient utilization ， strongadaptabilityandhighproductione f iciency Itisofhigh researchvalueinproductionpractice ， scientificresearch ， teachingandecologicalprotection Howev-er ， there is no special work to record C4 species in China Therefore ， thebasicliteraturesurveyinthis study was conducted to sort out the C4 plants and C3—C4 intermediate plants that have been i- dentifiedinChinasoastoprovideamorecomprehensiveandaccuratereferencefortheresearchonC4 plants A total of 658 species of C4 plants from 28 families ， 178generaarelistedinthispaperKeywords China ； C4plant ； C3plant ；list ；identification methodC4植物是兼具C3和C4两种CO 2固定途径 的一类高等植物［1，］。

植物拉丁名有不一致或写法有误的 , 以《新编拉 汉英植物名称》[ 19] 为参照标准 。
1 .2 荒漠区气候资料分析
荒漠地区有沙漠 、戈壁 、风蚀雅丹地貌 、低山丘 陵 、山前平原 、土质平地等地貌类型 。在我国 142.7 万 km2的荒漠地区 , 分布有 8 大沙漠和 4 大沙地 , 分 别是塔克拉玛干沙漠 、古尔班通古特沙漠 、库姆塔格 沙漠 、柴达木盆地沙漠 、巴丹吉林沙漠 、腾格里沙漠 、 乌兰布和沙漠 、库布齐沙漠 、毛乌素沙地 、浑善达克 沙地 、科尔沁沙地 、呼伦贝尔沙地[ 20] 。 根据区域自 然特点和荒漠分布[ 20] , 将我国荒漠地区划分为 8 大 荒漠区 , 分别是 :Ⅰ 、塔里木盆地荒漠区 , Ⅱ 、准噶尔 盆地荒漠区 , Ⅲ 、新疆东部荒漠区 , Ⅳ 、柴达木盆地荒 漠区 , Ⅴ 、河西走廊荒漠区 , Ⅵ 、阿拉善高原荒漠区 , Ⅶ 、鄂尔多斯高原荒漠区 , Ⅷ 、东北西部及内蒙东部 荒漠区(图 1)。
图 1 中国荒漠 分布图 F ig .1 T he distribution map of de ser ts in China
对气候资料进行了分区统计分析 , 气象原始数 据来源于国家自然科学基金委“ 中国西部环境与生 态科学数据中心” , 根据 1951 —2008 年近 60 a 我国 北方气象站各气象要素资料得到 。 8 大荒漠区对应 的气象站分别为 :Ⅰ 区 :阿克苏 、拜城 、轮台 、库车 、库 尔勒 、吐尔尕特 、乌恰 、喀什 、阿合奇 、巴楚 、柯坪 、阿
1 研究方法
1 .1 C4 植物的判定
植物光合途径的鉴定按以下方法和顺序 :①光 合器官 δ13 C 值分析 。 将采集的植物叶片或同化枝 带回实验室用烘箱在 80 ℃下烘干 24 h , 制成供试样 品 , 用 M AT-252 质谱仪测定稳定碳同位素比率 , 对 δ13 C 值在高值范围和有争议的植物材料 , 重复制样 测定 2 ～ 3 次 。 C4 植物的 δ1 3 C 值在 -6 ‰～ -19 ‰ 之间 , C3 植 物在 -23 ‰ ～ -32 ‰之 间[ 13 -14] , CA M

C3植物和C4植物一、C4植物1、发现：水稻、小麦等大多数绿色植物，光合作用的暗反应阶段中，CO2 +C5→2C3(C3途径)，但科学家发现在玉米、甘蔗等热带植物中，用14C标记的少量14CO2提供植物光合作用时：14CO2−−−−→先转移到C4化合物中−−−−→然后转移到C3化合物中。

2、概念：CO2先转移到C4中，然后才能转移到C3中，即既有C3途径又有C4途径。

科学家将这类植物叫做C4植物。

而只有C3途径的叫做C3植物。

3、常见的C4植物(记住)：玉米、甘蔗、高粱、苋菜。

4、C3植物与C4植物叶绿体结构的特点(观察C3、C4植物叶片横切片)维管束：绿色植物的叶片中有由导管和筛管等构成的维管束。

34CO 2初次固定在PEP 羧化酶的作用下进行，这种酶与CO 2亲和力比C 3途径固定CO 2时酶的亲和力高60倍，可以使大气中含量很低的CO 2以C 4形式固定下来，再集中到维管束鞘细胞中。

科学家把这种独特作用形象地比喻为CO 2泵。

如图所示：CO 2 (低浓度)+ PEP −−→C 4 −−→CO 2(高浓度)−−→ 因此，在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物气孔关闭，这时C 4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO 2进行光合作用，而C 3植物则不能。

说明：C 4植物两次CO 2固定，第一次是C 4途径固定CO 2，需要消耗能量；第二次是C 3途径固定CO 2，不需要消耗能量。

2在光合作用固定CO 2形成的C 3化合物和C 4化合物中，14C 含量变化示意图正确的是（ ）考虑2：在C 4植物中，暗反应的进行必须有两种细胞共同参与，其中C 4途径在叶肉细胞中的叶绿体，C 3途径在维管束鞘细胞中的叶绿体，而只有C 3途径才产生光合产物，故C 4植物光合产物(如淀粉)形成只在_______________细胞中。

c4 植物名词解释
C4植物是一种光合作用途径，指的是一些植物通过特殊的生理
机制来优化光合作用的效率。

这种机制包括一种称为C4光合作用的
过程，其中二氧化碳的固定和转运被分为两个细胞类型，外层细胞
和内层细胞。

C4植物通常生长在热带和亚热带地区，如玉米、甘蔗、高粱等。

C4植物相对于C3植物（普通的光合作用途径）具有一些显著
的优势。

首先，C4植物能够在高温和干旱条件下更有效地利用光能
和水分。

它们通过将二氧化碳固定在外层细胞中，形成一个称为C4
酸的有机化合物，然后将C4酸转运到内层细胞中进行光合作用，这
样可以减少水分蒸腾和气孔开放时间，提高水分利用效率。

其次，C4植物对于光合作用的光饱和度更高，即它们能够在较
高的光强下继续进行光合作用，这使得它们具有更高的生长速率和
生产力。

这是因为C4植物的光合作用在外层细胞和内层细胞之间进
行分工合作，使得光能的利用效率更高。

此外，C4植物对于氮的利用也更高效。

它们能够通过C4酸的
转运，将二氧化碳浓度增加到内层细胞中，从而降低氧气浓度，减
少光呼吸的发生，提高光合作用的效率。

这使得C4植物能够在低CO2浓度和高光强条件下生长，对土壤中的氮利用更加高效。

总结起来，C4植物通过C4光合作用机制，在高温、干旱和高光强条件下更高效地利用光能和水分，具有更高的生长速率和生产力，并且对氮的利用更加高效。

这些特点使得C4植物在一些特定的环境条件下具有适应优势。