La fotosíntesis C ha evolucionado de manera independiente múltiples veces en linajes de gramíneas con nueve subtipos anatómicos y tres bioquímicos. Chloridoideae representa uno de los eventos separados y contiene especies de dos subtipos bioquímicos, NAD-ME y PEP-CK. La evaluación de la diversificación de la fotosíntesis C está limitada por el muestreo de especies. En este estudio, los subtipos bioquímicos junto con rasgos anatómicos de las hojas fueron analizados en 19 especies para revelar el escenario evolutivo de la diversificación de la fotosíntesis C en la tribu Zoysieae (Chloridoideae). También se evaluó el efecto del hábitat en la diversificación anatómica y bioquímica. Los resultados para las 19 especies estudiadas indican que 11 especies tienen solo NAD-ME como enzima descarboxilante, mientras que ocho especies pertenecen al subtipo PEP-CK. La anatomía de las hojas corresponde al subtipo bioquímico. El análisis de la filogenia de Zoysieae indica múltiples cambios entre los subtipos fotosintéticos PEP-CK y NAD-ME, siendo PEP-CK probablemente el subtipo ancestral, y con múltiples pérdidas independientes de descarboxilasa PEP-CK y su adquisición secundaria. Se detectó una fuerte correlación entre los subtipos bioquímicos C estudiados y la precipitación anual del hábitat, donde las especies NAD-ME están confinadas a hábitats más secos, mientras que las especies PEP-CK prefieren áreas húmedas. Las adaptaciones estructurales al clima árido incluyen aumentos en el grosor de las hojas y la distancia interveinal. Nuestro análisis sugiere que la pérdida múltiple de la descarboxilasa PEP-CK podría haber sido impulsada por la aridización del clima seguida de cambios adaptativos continuos en la anatomía de las hojas.