C4植物（読み）シーヨンショクブツ（英語表記）C₄-plant

デジタル大辞泉

シーよん‐しょくぶつ【C₄植物】

炭酸ガスが固定されて炭素数4個のオキサロ酢酸となり、C₄ジカルボン酸回路でりんご酸やアスパラギン酸を生じる植物。強い日射に耐えるように適応した植物。サトウキビ・トウモロコシなど。

出典　小学館

改訂新版　世界大百科事典

C植物 (シーよんしょくぶつ)
C₄plant

多くの植物の光合成における炭酸固定経路がカルビン回路（還元型ペントース回路）であることは1946年以来，M.カルビンらの研究によって確認された。ところが65年にコーチャックH.P.Kortschakはサトウキビでは炭酸固定がC₄ジカルボン酸回路（ハッチ=スラック回路）によって行われることを明らかにし，その後，このほかにも200種ほどの草本でこの回路による炭酸固定を行うものがあることを確かめられた。C₄ジカルボン酸回路によって炭酸固定を行う植物は，その初期産物がリンゴ酸，アスパラギン酸であり，これらの炭素数から，C₄植物と呼ばれている。これに対して，カルビン回路による炭酸固定を行う植物をC₃植物という。なお炭酸固定の方式にはこれらのほかに，還元型カルボン酸回路によるものが光合成細菌などにみられる。

　C₄植物は樹木や藻類にはまだ見つかっておらず，イヌビエ，キビ類などのイネ科，ハマスゲなどのカヤツリグサ科等の単子葉類，ヒユ科，スベリビユ科，ハマビシ科，アカザ科，オシロイバナ科，タカトウダイ科，キク科などの双子葉類に属するものなど，系統的には関係のない約200種の草本に知られている。

　C₄植物では，柵状組織や海綿状組織の細胞のほか，維管束鞘（しよう）の細胞にも葉緑体が含まれており，炭酸固定によって生じたジカルボン酸が維管束鞘の葉緑体中で脱炭酸をうけ，生じた二酸化炭素がカルビン回路によって糖に還元される。すなわち，C₄植物では固定と還元の作業が別々に行われる。

　C₄植物の光合成速度は光の強さに対して直線的に増し，飽和現象がみられない。C₄植物の最大光合成速度はC₃植物の約2倍である。C₄植物でも光呼吸（光照射時の呼吸）は行われるが，光合成の二酸化炭素による補償点は0に近く，光呼吸はその速度が測れないほど低い。これらの現象は炭酸固定を行う回路の差に直接関係するものではなく，むしろC₄植物の環境への特殊化と関連があるものかもしれない。しかし，C₄植物とC₃植物との分化が，いつごろどのような過程を経て行われたかは知られていない。

　C₃植物とC₄植物の差をまとめてみると，C₃植物では維管束鞘が発達しないのに対して，C₄植物ではグラナ構造のはっきりしない葉緑素をもった維管束鞘が発達する。光飽和点がC₃植物では25～50klxと低いのに対して，C₄植物では80klx以上と高い。光合成速度は光の強さに関係なくC₄植物のほうが大きく，光合成の最適温度はC₃植物で15～25℃であるのに対して，C₄植物では30～40℃である。空気中の酸素濃度を増すとC₃植物では光合成が阻害されるのに対して，C₄植物では酸素濃度は光合成速度に影響を及ぼさないなどの現象のほか，酸素活性もいろいろ差のあることが示されている。

　C₄植物の光合成についてはまだよくわかっていないこともあるが，C₄植物は熱帯域で分化して光合成能も高く，生産性が大きいことが期待されるので，将来の食糧・エネルギーの確保のために有用な資源となりうるものであり，その面からの研究も期待されている。
→光合成
執筆者：岩槻 邦男

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

C₄植物
シーよんしょくぶつ
C₄-plant

光合成能率の高い特有の反応経路をもつ植物群。トウモロコシ，サトウキビなど，強光下で育つ重要な作物がこれに属するので，ことに熱帯地方などでの作物の光合成能率に関して，重視されている。光合成の高能率は，低濃度の炭酸ガスを有効に利用できるからで，これは葉肉細胞中で，リンエノルピルビン酸 (炭素C原子3個，C₃ 化合物) に炭酸ガスを固定してオキザロ酢酸，リンゴ酸，アスパラギン酸 (いずれも C₄ 化合物) にする酵素活性が強く，これら C₄ 物質が維管束細胞に入っていって，光合成のカルビン回路に炭素を与えるからである。また通常の植物 ( C₃ 植物) の光合成の際に著しい光呼吸──カルビン回路の中間産物が酸素で酸化されることにより，暗時よりも酸素消費が高まってしまう現象で，光合成系の漏れを示している──も C₄ 植物では低い。ほかにも，光飽和に達してしまう光量は C₄ 植物のほうが大きく，水分の蒸散速度は C₄ 植物のほうが低いなど，さまざまな有利な特性をもつ。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

百科事典マイペディア

C₄植物【シーよんしょくぶつ】

光合成における炭酸固定経路にC₄ジカルボン酸回路を用いる植物。初期産物の炭素数が４であるためこう呼ばれる。イネ科，カヤツリグサ科，ヒユ科，アカザ科，オシロイバナ科，キク科など多様な系統に属する20科約1200種の植物が知られる。光合成速度が光の強さに比例し，飽和点が見られず，最大光合成速度はC₃植物の約２倍。強い日射のもとで高温や乾燥に耐えるよう適応した植物と考えられる。
→関連項目光合成

出典　株式会社平凡社

世界大百科事典（旧版）内のC4植物の言及

【光合成】より

…光（ひかり）合成ともいう。植物が光のエネルギーを利用して二酸化炭素CO₂と水H₂Oから有機化合物を合成する過程。その反応は炭酸固定の代表的な例で，より一般的には，光のエネルギーを利用してCO₂を還元する過程をいう。ファン･ニールvan NielはCO₂＋2H₂A―→(CH₂O)＋2A＋H₂Oを光合成の一般式として提唱している(1929)。光合成細菌(緑色硫黄細菌，紅色硫黄細菌などの硫黄細菌，紅色無硫黄細菌)は，水素供与体として水ではなくH₂S,H₂S₂O₃,H₂，有機化合物などを用いる。…

※「C4植物」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」