エネルギー効率を支える生理的メカニズムC4植物は、水分使用率が高く、半乾燥状態での生育も可能です。維管束鞘細胞にも発達した葉緑体が存在し、窒素利用効率が高く、光呼吸による窒素の再放出は起こりません。苛酷な環境に適応します。雑草の中で害の大きい種にも多く見られます。葉肉細胞の細胞質基質で、取り込んだCO2を水和させHCO3-にし、それをPEPとPEPカルボキシラーゼ(PEPC)を用いてオキサロ酢酸にする。葉肉細胞の細胞質基質で、取り込んだCO2を水和させHCO3-にし、PEPCを用いてPEPをオキサロ酢酸にする。脱炭酸酵素としてホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼを使用する。ノシバ、ネズミノオ、ギニアグラス、ローズグラス、ニクキビ等C3・C4植物とは......光合成のCO2初期産物の炭素原子数が、3か4かでC3植物、C4植物と呼ばれています。植物の約90%がC3植物です。C4植物のCO2還元回路はカルビン-ベンソン回路の他に、CO2濃縮の為のCO2回路(ハッチ-スラック回路)を持ちます。C3植物はカルビン-ベンソン回路のみです。C4植物はイネ科等に多く、葉肉細胞に葉緑体が密集し、最大光合成速度が速いのが特長です。CAM植物も代謝の一部としてこのようなCO2の初期固定を行いますが、固定は夜間に行われます。