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C4植物のきほんBasic infomation of C4 plants update 2012. 4.11
ほとんどの植物の光合成におけるCO2固定反応の最初の産物は炭素原子3個を含む化合物なので、C3植物と呼ばれます。一方、C4植物はC3植物が持つカルビン回路（C3回路）にCO2を濃縮する生化学的CO2ポンプを付加した光合成装置をもちます。この光合成は酵素PEPｃを使ってCO2を取り込み、次に炭素原子4個からなる酸、オキザロ酢酸の生産を行うためC4光合成と呼ばれます(詳しくは３つのサブタイプを見てください)。このようなC4光合成を行う植物をC4植物といいます。
C4植物は一般的に高い光合成速度と成長によって、とくに亜熱帯、熱帯の環境において優勢とされています。生育が最も早い農業用植物12種のうち11種はC4植物であり、陸地における光合成の約20％がC4植物によって行われると推定されています。しかしながらこれらC4農作物-トウモロコシ、キビなどの雑穀、サトウキビなど-の欠点は低温に弱いので地上の広範な地域では栽培できません（ただし、夏季数ヶ月間高温になる地域では栽培可）．
主なC4光合成をする作物を挙げるとアマランサス、アワ、サトウキビ、シコクビエ、ソルガム、トウジンビエ、トウモロコシ、ハトムギ、ヒエ、ホウキギ（クリックすると農林水産省農業研究センター資源作物見本園に行けます）。
また、世界の最悪ランキングに挙げられている雑草10種のうち8種はC4植物（ギョウギシバ、ハマスゲ、ジャングルライス、イヌビエ、チガヤ、ギニアグラス、ジョンソングラス、goose grass （Black et al.1969））です。
C4植物の分類学上では、どのように位置づけられるのかをちょっと考えてみました。
C4植物は一般的に高い光合成速度と成長によって、とくに亜熱帯、熱帯の環境において優勢とされています。生育が最も早い農業用植物12種のうち11種はC4植物であり、陸地における光合成の約20％がC4植物によって行われると推定されています。しかしながらこれらC4農作物-トウモロコシ、キビなどの雑穀、サトウキビなど-の欠点は低温に弱いので地上の広範な地域では栽培できません（ただし、夏季数ヶ月間高温になる地域では栽培可）．
主なC4光合成をする作物を挙げるとアマランサス、アワ、サトウキビ、シコクビエ、ソルガム、トウジンビエ、トウモロコシ、ハトムギ、ヒエ、ホウキギ（クリックすると農林水産省農業研究センター資源作物見本園に行けます）。
また、世界の最悪ランキングに挙げられている雑草10種のうち8種はC4植物（ギョウギシバ、ハマスゲ、ジャングルライス、イヌビエ、チガヤ、ギニアグラス、ジョンソングラス、goose grass （Black et al.1969））です。
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1999年に発刊された『C4 Plant Biology』 (ed by R.F.Sage)によるとC4植物は18科487属7600種(文献によっては10000種)とされていましたが、Sage（2004）によるとGisekiaをGisekiaceae（Gisekia科？）と独立させ、19科7500種としています(下記の表はSage（2004）に従いました)。また、その割合は、陸上の植物250000種の3％を占めるとされています（Sage 2004）。
以前 Hydrocharitaceaeは水生植物だし、C4というのは疑わしい（上野先生談）と書きましたが、Bowesら（2002）よるとNADP-ＭＥ型のＣ４植物らしいです。Subclass Family（科） Genus
（属数）Genus属 Species
（種）％ of All C4 Monocot
単子葉Poaceae
（イネ科）372 Aristida, Stipagrostis
Centropodia, Chloridoideae
Eriachne, Pheidochloa
Andropogon, Zea, Sorghum, Paspalum-Thrasya clade
Leptocoryphium clade
Axonopus/Ophiochloa clade
Streptostachys/Panicum priontis/Andropogon
Echinochloa clade
Digitaria clade
Panicaum/Setaria/Urochloa
-4600 61 Cyperaceae
（カヤツリグサ科）28 Abildgaardia 15
Alinula 5
Ascolepis 15
Ascopholis 1
Bulbostylis 100
Crosslandia 1
Cyperus subgenus Cyperus -500
Eleocharis -50
Fimbrystylis 200
Hemicarpha 4
Kyllinga 60
Lipocarpha 22
Mariscus 200
Monandrus 5
Nelmesia 1
Nemum 10
Oreobolopsis 1
Pycreus 100
Queenslandiella 1
Remirea 1
Rhynchocladium 1
Rhynchospora 21
Rikliella 4
Spearocyperus 1
Syntrinema 1
Torulinium 6
Tylocarya 1
Volkiella 1
1500 18 Hydrocharitaceae
（トチカガミ科）1 Hydrilla 1+ ＜0.1 Total Monocot 3 401 〜6000 79 Dicots
双子葉Acanthaceae
（キツネノマゴ科）1 Blepharis 80←種数 80 1 Aizoaceae
(ハマミズナ科)
４ Cypselea 1
Sesuvium 1+
Trianthema 17
Zayleya 6〜30 0.4 Amaranthaceae
(ヒユ科)11 Achyranthes
Aerva
Alternanthera
Amaranthus
Blutaparon
Celosia
Froelichia
Gomphrena
Guillemenia
Lithophila
Tidestromia〜250 3 Asteraceae
(キク科)8 Chrysanthellum
Eryngiophyllum
Flaveria
Glossocardia
Guerreroia
Isostigma
Neuractis
Pectis150 2.0 Boraginaceae
(ムラサキ科)1 Heliotropium 6+ ＜0.2 Brassicaceae
(アブラナ科）1 Brassica 5+ ？ Caryophyllaceae
(ナデシコ科)1 Polycarpaea 50 0.6 Chenopodiaceae
(アカザ科)45 Agathophora 1+
Anabasis 42
Arthrophytum 9
Ariplex 111
Axyris 6
Bienertia 1
Camphorosma 10
Chenolea 4
Climacoptera 33
Cornulaca 6
Cyathobasis 1
Fadenia 1
Gamanthus 5
Girgensohnia 3
Halanthium 3
Halarchon 1
Halimocnemis 13
Halocharis 13
Halogeton 9
Halosarcia 1
Halothamnus 23
Halotis 2
Haloxylon 25
Hammada 6+
Horaninovia 7
Iljinia 1
Kirilowia 2
Kochia 10
lagenantha 1
Londesia 1
Nanophyton 7
Noaea 3
Nucularia 1
Ofaiston 1
Panderia 1
Petrosimonia 11
Physandra 1
piptorera 1
Salsola -100
Seidlitzia 7
Sevada 1
Suaeda -58
Theleophyton 1
Traganopsis 1
Traganum 2550 7 Euphorbiaceae
(トウダイグサ科)1 Chamaesyce（ニシキソウ属） 250 3 Gisekiaceae
（Gisekia科）1 Gisekia 5 ？ Molluginaceae
(ザクロソウ科)2 Glinus 1+
Mollugo 3+4+ ＜0.2 Nyctaginaceae
(オシロイバナ科)3 Allionia 2
Boerhavia1+
Okenia 25+ 0.3 Polygonaceae
(タデ科)1 Calligonum 80 80 1 Portulacaceae
(スベリヒユ科)2 Anacampseros 30
Portulaca 4070 0.9 Scrophulariaceae
(ゴマノハグサ科)1 Anticharis 14 14 ＜0.2 Zygophyllaceae
(ハマビシ科)3 Kallstroemia 18
Tribulus 25
Zygophyllum 1+〜50 0.7 Total Dicots 16 86 〜1200 21 Total C4 19 487 〜7500 100 参考文献 ；｢光合成｣（朝倉書店）, ｢光合成と物質生産｣1980, 農学大事典（養賢堂）
Edwards and Walker 1983 C3,C4:mechanism, and cellular and environmental regulation, of photosynthesis, C4 Plant Biology 1999 ed by Sage (Academic press), Sage 2004 The evolution of C4 Photosynthetis New Phytologist 161: 341-370.
C4植物の分類学上では、どのように位置づけられるのかをちょっと考えてみました。
→ダーウィンが「種の起源」を発表して以来、生物は進化するという考えに基づいて、生物をかたちが似たものに分けて体系化する方法がとられるようになりました。これを自然体系（自然分類）といいます。分類階級」は上位のものから、「kingdom：界（かい）」「division:門（もん）」「class:綱（こう）」「order:目（もく）」「family:科（か）」「genus：属（ぞく）」「species：種（しゅ）」の順となり、分類階級が上のものほど、より広い共通点や相違点でくくられています。
C4植物は、もちろん動物界でなく、植物界に属し、植物界は、被子植物門、イチョウ門、シダ植物門など９つの門に分かれていますが、裸子植物、シダ植物やコケ植物にはこの光合成のタイプは報告されておらず、被子植物門のみに存在し、単子葉植物網と双子葉植物網の両方の網に存在します。単子葉植物網では、イネ目とオモダカ目に、双子葉植物網では、ナデシコ目、ゴマノハグサ目、キク目など、計8目に存在します。
＊ちなみに中学校に理科で習ったかもしれませんが、裸子植物と被子植物を合わせて種子植物、シダ植物と種子植物を合わせて維管束植物といいます。
