更有趣的是，那些長期生活在沙漠裏的仙人掌，可稱是景天科植物中的佼佼者了。白天，沙漠奇熱，它惜水如金，緊閉氣孔；一到晚上，氣孔敞開，由一種酶把二氧化碳先運到細胞的液泡中，暫時貯存起來。等到白天，在強烈的陽光下再“閉門生產”。這時候，二氧化碳再源源不斷地從液泡運到“車間”。科學家發現仙人掌負責和二氧化碳結合的酶，同四碳植物的酶一樣，都是結合能力很強的酶。二氧化碳進入仙人掌的綠莖以後，也是先形成一個含有四個碳原子的化合物，但是又和甘蔗、玉米等四碳植物不同。甘蔗是在白天進行光合作用，直接利用二氧化碳作原料，不需要在液泡裏暫時貯存。
從以上和二氧化碳產生不同變化的植物類型來看，四碳植物的光合作用效率比三碳植物高，所以，世界上許多農業專家、生物學家都力圖把三碳植物變成四碳植物。從不同植物具有不同的光呼吸，科學家們得到啟示：想辦法降低光呼吸作用來提高光合作用效率。但是，做了許多實驗都沒有成功。經過研究，現在自然界中的四碳植物，大約有一百多種，大多都是起源於熱帶的植物；其餘的基本上是三碳植物。科學家正繼續探索三碳植物變成四碳植物的途徑。
大約到70年代初期，美國科學家又發現在濱藜科的植物中，既有三碳植物，又有四碳植物。
他們用這兩種植物進行雜交實驗，也就是讓三碳植物和四碳植物進行異花傳粉。結果，在後代植株上麵，表麵看起來像四碳植物，實際上，四碳植物的優點卻沒有了。分析主要原因是由於三碳植物和四碳植物的內部結構和功能不同。從這個實驗說明用雜交的辦法目前是不行的。
科學家認為，解決這個問題最有希望的辦法是基因移植，也叫做遺傳工程，這樣才有可能提高低光呼吸植物的光合作用效率。
什麼是基因呢？平時，你所看到的植物各種各樣，有的高，有的莖細，有的花小，有的果大等等，這些叫做不同的性狀，而且這些性狀可以遺傳下去。是誰控製著生物體中多種多樣的性狀呢？原來，在細胞核裏有許多棒狀的染色體，在染色體上麵就排列著許許多多基因，一個基因控製著一個性狀。因為基因可以一代一代地遺傳下去，所以生物的性狀也就跟著遺傳了。
隨著現代生物學的發展，科學家能夠運用一種專門的技術給生物細胞做“手術”，把基因從一個生物體的細胞裏移植到另一個生物體的細胞裏去。這個專門技術叫做遺傳工程。如果把四碳植物的遺傳基因移植到三碳植物裏麵，這樣，三碳植物也就像四碳植物那樣長出先進的“生產設備”，從而大大提高生產效率。如果能做到這一點，“綠色工廠”合成的產品，就可以翻幾番，地球上就可以增加多少億噸的糧食。
開發能源的新途徑
目前，全世界每年大約耗費煤炭等能源物資幾十億噸，1979年，美國單石油一項就消耗九億兩千四百萬噸之多。如果按這個速度耗費，要不了二百年，地下貯藏的石油、煤等能源就要消耗殆盡。所以，科學家正在千方百計地尋找新能源。
探索光合作用的秘密，是開發能源的理想辦法之一。
大家知道，太陽光是用之不盡，取之不竭的能源，水也是最豐富的資源。如果能像“綠色工廠”那樣，吸收太陽光來分解水，把水變成氫氣和氧氣，那該是多麼理想的辦法！氫氣是不汙染空氣的良好能源，現在一般用電分解水得到它，還要消耗大量的電源。所以，模擬光合作用用光來分解水是重要的方向。
人類有沒有辦法實現這個理想呢？
這，乍看起來似乎十分困難。因為通常綠色植物利用太陽光分解水總是放出氧氣和生成還原態氫，再用還原態氫去還原二氧化碳，生成碳水化合物，而不會放出氫氣來。
然而，人們通過長期的觀察和研究，也找到一些植物用光分解水以後是能放出氫氣的。比如，有一些藻類——綠藻、紅藻和藍綠藻等等，它們身上就有一種特殊的放氫酶。人們把它們放在無氧條件下培養一個時期以後，在光照下就可以產生氫氣。雖然這些植物產生氫氣的量很少，而且放氫的速度也慢，但它畢竟給人類仿照植物的光合作用來分解水作出了啟示。
1973年，美國科學基金會特別撥出一筆經費，成立專門研究小組，研究如何仿照“綠色工廠”分解水製取氫氣和氧氣的辦法。經過努力，果然有所突破。研究小組提出用葉綠體和放氫酶聯合作戰的方案來光解水。他們從菠菜葉子中提取葉綠體，從梭菌體內提取放氫酶，把它們混在一塊，再加進一個能傳遞電子的化合物——甲基精紫。然後，把它們安置在無氧的環境中，經過太陽光的照射，結果，很快地放出了氫氣。