碳四基因，是指碳四植物的植物基因，由于C4植物光呼吸非常弱，因此光合效率很高。
中文名
碳四基因
外文名
Carbon four gene
转基因目的技术原理袁隆平研究
科学解释
玉米的维管束鞘充满了大型叶绿体
玉米的维管束鞘充满了大型叶绿体
碳三植物：植物在进行光合作用的时候，固定二氧化碳时需要一个酶，称作核酮糖1，5二磷酸羧化酶（RuBisCo）。这种酶能够将二氧化碳和植物内部的核酮糖1，5二磷酸结合，然后生成两分子的3-磷酸甘油酸。3-磷酸甘油酸是一种含有3个碳原子的有机物，被视为二氧化碳固定后第一种产生的有机物，因此通过这条途径固定二氧化碳的植物，被称作碳三植物（C3）。
但是这个RuBisCo有点调皮，它不但能促使二氧化碳固定，在二氧化碳浓度较低或光照很强的时候，它还可以让核酮糖1，5二磷酸和氧气结合，然后产生二氧化碳。这一过程不能固定二氧化碳，反而像呼吸作用一样造成有机物损失，因此这一过程称为光呼吸。光呼吸造成了光合效率的降低。
碳四植物：玉米、高粱等植物，则通过另一种方式固定二氧化碳。它结合二氧化碳的，是一种含有三个碳原子的分子（磷酸烯醇式丙酮酸），因此生成的第一种二氧化碳固定产物，是含有四个碳原子的有机物（草酰乙酸）。因此具有这种固定二氧化碳方式的植物称作C4植物。
由于C4植物光呼吸非常弱，因此光合效率很高，能够在低二氧化碳浓度或强光情况下，固定更多的二氧化碳来转化为有机物，从而提高产量。因此，让水稻等C3植物转化为C4植物是研究热点。不过，这一过程非常复杂，因为水稻内缺乏很多进行C4过程的酶。这就涉及到很多相关酶基因的转移和受控表达，因此近期内很难得到让人满意的转基因作物。不过一旦成功，影响将是巨大的。
