Jsme o krok dále na cestě k rozšíření C₄ fotosyntézy do C₃ kulturních plodin

Aby lidstvo v polovině 21. století nehladovělo, měly by se do té doby asi o polovinu zvýšit výnosy hlavních zemědělských plodin, zejména rýže a pšenice.

Rozhodující roli při tomto zvýšení by mohla hrát fotosyntéza typu C₄, o které ve Vesmíru podrobně psal Jiří Kubásek (Vesmír 91, 35, 2012/1; 91, 92, 2012/2 a 91, 146, 2012/3). Její podstatou je – ve srovnání s běžnější C₃ fotosyntézou – efektivnější fixace oxidu uhličitého, a to v důsledku jeho prefixace za vzniku dikarboxylových kyselin se čtyřmi atomy uhlíku (odtud název). Tento oxid uhličitý je uvolňován v blízkosti organel fotosyntézy – chloroplastů – specializovaného typu (nebo přímo v nich), v kterých se díky tomu zvyšuje jeho koncentrace, a tím je potlačeno vázání kyslíku klíčovým enzymem fixace oxidu uhličitého ribulóza bisfosfát karboxylázou/oxygenázou.

Existují i C₄ rostliny, které prefixaci i konečnou fixaci oxidu uhličitého zvládnou v týchž buňkách (viz Vesmír 83, 487, 2004/9). Všechny ekonomicky významné kulturní plodiny s C₄ fotosyntézou, např. kukuřice, k tomu však potřebují listy se dvěma různými fotosyntetizujícími pletivy (tkáněmi): pochvami cévních svazků a mezofylem ležícím mezi těmito pochvami. Pochvy cévních svazků se označují BS (z anglického bundle sheaths) a mají je rostliny C₄ i C₃. U C₄ rostlin jsou cévní svazky uspořádány hustě blízko sebe a BS jsou vzájemně odděleny vždy jen dvěma buňkami mezofylu. Na rozdíl od C₃ rostlin jejich buňky vždy obsahují nápadné chloroplasty, v kterých probíhá konečná fixace oxidu uhličitého. Listy C₄ rostlin mají na příčném řezu charakteristickou věnčitou stavbu, tradičně označovanou termínem Kranz Anatomie.