¿Por qué los cultivos con cuatro carbonos, como el maíz, tienen mayores rendimientos?

36． Los cultivos o variedades de alto rendimiento tienen una mayor capacidad para utilizar las condiciones naturales (agua, fertilizantes, gas, calor, luz, etc.) para la producción de materiales. El potencial de producción de un cultivo ciertamente está relacionado con la composición química de su producto, el consumo respiratorio durante el proceso de crecimiento y el índice de cosecha (es decir, la proporción de productos de acumulación fotosintética que se convierten en cosechas de valor económico para los humanos). pero el alto rendimiento del maíz La razón más importante es que tiene una vía metabólica c4 que es rara en los cultivos y tiene una alta eficiencia de producción fotosintética. Los cultivos se dividen en dos categorías: cultivos de tres carbonos (c3) y cuatro carbonos (c4) según sus diferentes formas de fijar dióxido de carbono. La mayoría de los cultivos extensivos comunes, como el trigo, el arroz, la soja, etc., son cultivos C3; también hay algunos cultivos originarios de los trópicos, como el maíz, la batata, la caña de azúcar, etc., que son cultivos C4; . Las diferencias en las características fisiológicas dan a estos dos tipos de cultivos diferentes eficiencias de producción fotosintética, también podríamos comenzar con la relación entre la fotosíntesis, la intensidad de la luz y la concentración de dióxido de carbono. Cuando la luz es muy débil, la intensidad fotosintética del cultivo también es muy débil y el cultivo no puede sobrevivir a medida que aumenta la intensidad de la luz, cuando la producción fotosintética se compensa exactamente con el consumo de respiración, la intensidad de la luz en este momento es. llamado punto de compensación de luz del cultivo. Aunque los cultivos no morirán pronto, no podrán crecer Más tarde, a medida que aumenta la intensidad de la luz, la intensidad fotosintética también aumentará. la intensidad de la luz aumentará nuevamente y la intensidad fotosintética ya no aumentará. La intensidad de la luz en este momento se llama Este es el punto de saturación de luz del cultivo. La fotosíntesis tiene una relación completamente similar con la concentración de dióxido de carbono en el aire, excepto que, en general, el punto de saturación de dióxido de carbono de los cultivos no es fácil de alcanzar. Lo que realmente afecta la fotosíntesis de los cultivos se debe a menudo a una mala ventilación en la población de cultivos y en el suministro. de dióxido de carbono excede la demanda, especialmente para cultivos con altos puntos de compensación de dióxido de carbono, es fácil "no comer lo suficiente", limitando así la fotosíntesis. Generalmente, los cultivos c4 tienen un punto de saturación de luz más alto y un punto de compensación de dióxido de carbono más bajo. El punto de saturación de luz del maíz puede alcanzar más de 100.000 lux, mientras que el punto de compensación de dióxido de carbono es de sólo 5 a 10 ppm. de cultivos c3 El punto de saturación de luz es menor y el punto de compensación de dióxido de carbono es mayor. Por ejemplo, el punto de saturación de luz del trigo es de 30.000 a 50.000 lux, lo que equivale aproximadamente a 1/3 a 1/2 de la intensidad de la luz solar. ese tiempo, y su punto de compensación de dióxido de carbono es de aproximadamente 50 ppm. Y debido a que el maíz, las batatas, etc. se originan principalmente en áreas tropicales, la temperatura óptima para la fotosíntesis también es relativamente alta y no tendrán un fenómeno de "pausa para almorzar" debido al estancamiento del aire que a menudo ocurre durante el mediodía caluroso, lo que afecta la fotosíntesis. producción. Es obvio que los cultivos C4, como el maíz, pueden utilizar de manera más completa y efectiva el dióxido de carbono y las condiciones de luz y calor para una producción eficiente de materiales. Entonces, ¿cuál es la diferencia intrínseca entre las plantas c3 y c4? La vía c3 a menudo se llama ciclo de Calvin, que fija el CO2 a través de azúcares con 3 átomos de carbono, mientras que las plantas c4 también tienen un conjunto de azúcares de 4 carbonos. vía c4.