C4植物
在植物叶子中，由于阳光照射而产生某种能量物质的作用，在叶子的正反两面，形成称为气孔的无数个小孔，植物通过这些小孔，可以把空气中的二氧化碳吸入体内。被吸收的二氧化碳在植物体内，合成为糖、淀粉以及各种有机酸等物质，变成植物的营养成分。难怪可以说，空气中的二氧化碳就是植物的粮食。
因为二氧化碳是植物的的粮食，所以如果提高二氧化碳的浓度，植物就将生长得更好，收获量也就会更大。事实上，在栽培香瓜等时，就有人把二氧化碳送入栽培室内，采用所谓 “二氧化碳施肥” 的方法，来增加产量。不过，像小麦、水稻等大面积大量栽培的谷物，就不能采取这种方式。因此，人们正在进行研究，以改良小麦、水稻等作物的品种，提高其摄取二氧化碳的能力。
长期以来，有一种观点已根深蒂固，即认为任何植物摄取二氧化碳的能力和机理都是相同的。但是美国和澳大利亚的研究表明，甘蔗摄取二氧化碳的能力跟一般农作物不同，约为一般作物的四倍。一般的农作物和植物摄入二氧化碳，大多变成含三个碳的有机酸，但甘蔗却生成含四个碳的有机酸，故把它取名为C4植物，而小麦、水稻等一般植物便称为C3植物了。此后，发现不仅是甘蔗，而且玉米和好多种热带杂草都跟甘蔗一样，是C4植物，摄取二氧化碳的能力也都很高。因此，日本农林水产省正推行一项计划，以水稻为主要研究对象，把它变为摄取二氧化碳能力强的C4植物。
日本琦玉大学等的研究发现，稻科植物的杂草中，有的属于C4植物，也有的虽是C3植物，但摄取二氧化碳的能力接近C4植物。据此，农林水产省认为，使水稻具有跟C4植物相近似的二氧化碳摄取能力是完全可能的。若用杂交法或细胞融合法培育出杂交水稻，从中挑选出摄取二氧化碳能力强、产量高、味道又好的品种，便能得到划时代的新品种。
有人推断，在太古时期，地球被包围在含高浓度二氧化碳的大气之中。那时候的植物全都是C3植物，它们摄取二氧化碳的能力都很低，但是，由于大气中的二氧化碳浓度高，所以植物生长还是很快的。后来，地球上大量二氧化碳的存在形态发生变化，被埋藏在煤炭、石油等化石燃料和大海之中。这样一来，大气中的二氧化碳的浓度便下降到跟现在差不多的300ppm（百万分率单位），一般的植物就长不好了。于是出现了一些像甘蔗那样的植物，它们能积极地适应环境的变化，具备摄取稀薄二氧化碳的能力。在热带地区，还可看到一些性质介于C3植物和C4植物之间的植物。据说，这就是这种进化的中间阶段的例证。