Las plantas C 4 utilizan la vía de fijación de carbono C 4 para aumentar su eficiencia fotosintética al reducir o suprimir la fotorrespiración , que ocurre principalmente en condiciones de baja concentración de CO 2 atmosférico , mucha luz, alta temperatura, sequía y salinidad. [2] [3] Hay aproximadamente 8100 especies C 4 conocidas , que pertenecen a al menos 61 linajes evolutivos distintos en 19 familias (según la clasificación APG IV [4] ) de plantas con flores . [1] Entre estos se encuentran cultivos importantes comomaíz , sorgo y caña de azúcar , pero también malas hierbas y plantas invasoras . [1] Aunque solo el 3 % de las especies de plantas con flores utilizan la fijación de carbono C 4 , representan el 23 % de la producción primaria mundial . [5] La evolución repetida y convergente de C 4 a partir de ancestros C 3 ha estimulado la esperanza de bioingeniería de la vía C 4 en cultivos C 3 como el arroz . [1] [5]
La fotosíntesis C 4 probablemente evolucionó por primera vez hace 30–35 millones de años en el Oligoceno , y desde entonces se produjeron otros orígenes, la mayoría de ellos en los últimos 15 millones de años. Las plantas C 4 se encuentran principalmente en regiones tropicales y templadas cálidas, predominantemente en pastizales abiertos donde a menudo son dominantes. Si bien la mayoría son gramíneas , otras formas de crecimiento como hierbas , enredaderas, arbustos e incluso algunos árboles y plantas acuáticas también se conocen entre las plantas C4 . [1]
Las plantas C 4 generalmente se identifican por su relación isotópica 13 C/ 12 C más alta en comparación con las plantas C 3 o por su anatomía foliar típica. [5] La distribución de los linajes C 4 entre las plantas se ha determinado a través de la filogenética y se consideró bien conocida a partir de 2016 . Las monocotiledóneas , principalmente gramíneas ( Poaceae ) y juncias ( Cyperaceae ), representan alrededor del 80 % de las especies C 4 , pero también se encuentran en las eudicotiledóneas . [1][actualizar]
La siguiente lista presenta los linajes C 4 conocidos por familia, según la descripción general de Sage (2016). [1] Corresponden a especies únicas o clados que se cree que han adquirido la vía C 4 de forma independiente. En algunos linajes que también incluyen especies intermedias C 3 y C 3 –C 4 , la vía C 4 puede haber evolucionado más de una vez. [1]
La gran familia de acantos Acanthaceae incluye un género con especies C 4 , que se encuentran en hábitats secos desde África hasta Asia. [8]
Si bien muchas especies de la familia de plantas de hielo Aizoaceae utilizan el metabolismo del ácido de las crasuláceas (CAM), una subfamilia con plantas halófitas y tolerantes a la sequía incluye especies C 4 : [9]