C4-Pflanze
Mais als sogenannte C4-Pflanze nutzt die Sonnenenergie effizienter als andere Kulturpflanzen. Sie verfügen über eine spezielle Form der Photosynthese, bei der das erste Produkt der Kohlenstoffdioxid-Fixierung ein Molekül mit vier Kohlenstoffatomen ist. Damit verfügt Mais über ein hohes CO2-Aufnahmevermögen und kann deshalb bei höheren Temperaturen mehr Trockenmasse produzieren als herkömmliche Pflanzen (C3-Pflanzen). C3-Pflanzen, wie z.B. Getreide, können diesen Vorteil nur durch eine längere Vegetationszeit ausgleichen.
Mais besitzt ein effizientes Transpirationssystem, fast keine Pflanze benötigt weniger Wasser als der Mais zur Bildung von Pflanzentrockenmasse und vor allem Energie.
Merkmal | C3-Pflanzen | C4-Pflanzen |
| CO₂-Fixierung | 3-Kohlenstoff-Zwischenprodukt (3-PGA) | 4-Kohlenstoff-Verbindung (Oxalessigsäure) |
| Erstes Fixierungsenzym | Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase (Rubisco) | Phosphoenolpyruvat-Carboxylase (PEP-Carboxylase) |
| Blattanatomie | normale Mesophyll-Anordnung | Kranzanatomie mit Bündelscheidenzellen |
| Photorespiration | hohe Rate bei Hitze und Trockenheit | stark reduziert durch erhöhten CO₂-Spiegel im Gewebe |
| Optimale Umweltbedingung | kühle, mäßige Lichtintensität | hohe Temperaturen und starke Sonneneinstrahlung |
| Globale Verbreitung | ca. 95 % aller Pflanzen | ca. 3–5 % aller Pflanzen (z. B. Mais, Sorghum, Zuckerrohr) |