C3-Pflanze

Pflanzengruppe mit üblicher Kohlehydrat-Synthese im Calvin-Zyklus

C3-Pflanzen (auch Calvin-Pflanzen[1]) arbeiten mit dem Grundtypus der Photosynthese, der sogenannten C3-Photosynthese. Da sich die Spaltöffnungen bei heißem und trockenem Wetter schließen, um einer zu hohen Verdunstung von Wasser vorzubeugen, zeigen sie im Vergleich zu C4- oder CAM-Pflanzen unter diesen Bedingungen eine verringerte Photosyntheseleistung. Sie sind jedoch unter gemäßigten Temperatur- und Lichtverhältnissen effizienter.

Calvin-Zyklus
D-3-Phosphoglycerinsäure das erste stabile CO2-Fixierungsprodukt bei C3-Pflanzen. Die namensgebende Kette von drei Kohlenstoffatomen ist blau markiert.

Die meisten Pflanzen in den mittleren und hohen Breiten gehören zu den C3-Pflanzen. Beispiele für C3-Nutzpflanzen sind Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Kartoffel, Sojabohne, Hanf oder Reis sowie weltweit alle Baumarten, für C4-Pflanzen Mais, Zuckerrohr oder Hirse.

Die Fixierung von Kohlenstoffdioxid erfolgt im Calvin-Zyklus bei der RuBisCO-Reaktion an Ribulose-1,5-bisphosphat (kurz RubP2). Die dabei entstehende Zwischenstufe ist hochgradig instabil und zerfällt spontan in zwei Moleküle D-3-Phosphoglycerat (kurz 3-PGA oder G3P), das erste stabile Zwischenprodukt bei den C3-Pflanzen. Da 3-PGA aus drei Kohlenstoffatomen aufgebaut ist, leitet sich davon der Name dieses Pflanzentyps ab.

In der Erdgeschichte entstanden zunächst die C3-Pflanzen. Ihr Schlüsselenzym, die Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/-Oxygenase (RuBisCO), trat zu einem Zeitpunkt auf, zu dem die Atmosphäre reich an Kohlenstoffdioxid (CO2) und arm an Sauerstoff (O2) war. In diesem Umfeld bereitete die Assimilation keine Probleme, da es keine Verluste aufgrund von Photorespiration – Fixierung von O2 anstelle von CO2 – gab.

Die maximale Effizienz der C3-Photosynthese wird erst bei über 1000 ppm CO2 erreicht, unter 150 ppm kommt sie zum völligen Erliegen und die Pflanze stirbt ab. Durch die Zunahme der CO2-Konzentration seit der industriellen Revolution ist die Photosysntheseleistung der C3-Pflanzen um ca. 40 % gestiegen. Gleichzeitig wurden die Pflanzen resistenter gegen Hitze und Trockenheit, da sie ihre Spaltöffnungen seltener öffnen müssen.

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/c3-pflanzen/15607 C3-Pflanzen

WeblinksBearbeiten