112 原住民特考三等 農業技術 作物生理學 考古題詳解

核心觀念

$CO_2$ 補償點是指在特定光照、溫度等條件下，葉片吸收 $CO_2$ 的光合作用速率恰與呼吸及光呼吸釋出的 $CO_2$ 相抵時，外界空氣中的 $CO_2$ 濃度。此時葉片的淨 $CO_2$ 交換量為零：

當外界 $CO_2$ 濃度高於補償點，葉片淨吸收 $CO_2$；低於補償點，葉片則淨釋出 $CO_2$。

解題方法

比較 $C_3$ 與 $C_4$ 作物的 $CO_2$ 濃縮能力及光呼吸程度，即可判斷何者較容易達成碳匯的淨零碳排目標。

$C_3$ 作物以 Rubisco 固定 $CO_2$，但 Rubisco 也會與 $O_2$ 反應，引發光呼吸並釋出 $CO_2$。因此在相同條件下，$C_3$ 作物的 $CO_2$ 補償點較高，必須有較高的外界 $CO_2$ 濃度，淨碳吸收才會由零轉為正值。

核心觀念

卡式帶（Casparian strip）是根部內皮層細胞細胞壁上的帶狀加厚構造，主要位於細胞的徑向壁與橫向壁。其主要成分為木栓質，常伴有木質素；由於這些物質具有疏水性，卡式帶可阻止水分與溶解物沿細胞壁及細胞間隙自由通過。

本題核心在於掌握根部水分與無機鹽類進入維管柱時，**質外體途徑（apoplastic pathway）與共質體途徑（symplastic pathway）**的差異，以及內皮層如何藉卡式帶調控物質進入木質部。

解題方法

作答可依「構造位置—阻隔作用—運輸結果」說明：

1. **構造位置：**根的皮層內側、維管柱外圍的內皮層細胞壁上。
2. **阻隔作用：**卡式帶封閉細胞壁與細胞間隙形成的質外體通道，使水分與無機鹽類不能直接沿細胞壁進入維管柱。
3. **運輸結果：**水分與溶質必須穿過內皮層細胞的細胞膜，進入細胞質後再經共質體途徑，或先進入細胞再由膜運輸進入木質部。

水分與無機鹽類穿膜時會受到細胞膜通透性與膜上運輸蛋白的調控，因此根部能選擇性吸收所需離子，並限制部分不需要或有害的物質進入木質部。

對根部吸收與運輸的功能

核心觀念

本題考查植物在水分不足時，如何透過水力訊號與 ABA（脫落酸）訊號使保衛細胞失去膨壓，進而關閉氣孔。氣孔開度主要取決於保衛細胞的膨壓：保衛細胞吸水、膨壓升高時氣孔開啟；保衛細胞失水、膨壓下降時氣孔關閉。

解題方法

作答時依「缺水訊號 → 保衛細胞離子與水分變化 → 膨壓下降 → 氣孔關閉」說明，並區分快速的水力反應與 ABA 誘發的主動反應。

氣孔關閉機制

1. 缺水引發水力訊號 土壤水分不足時，根系吸水量下降，植株水勢降低。保衛細胞及周圍葉肉細胞的水分狀態隨之改變，細胞膨壓下降，可促使氣孔快速關閉。

2. 缺水促進 ABA 訊號傳遞 缺水會促進 ABA 的合成與累積，ABA 可由根部傳至葉片，也可在葉片局部形成。ABA 與保衛細胞中的受體 PYR/PYL/RCAR 結合後，抑制 PP2C 蛋白磷酸酶，解除其對 SnRK2 激酶（如 OST1）的抑制，使下游訊號活化。

核心觀念

光週期性是植物感受每日明期與暗期長短及其交替週期，並據以調節生長發育的現象。開花是重要反應之一；植物依開花對日長的反應，常分為長日照植物、短日照植物及中日性植物。此分類描述的是開花反應，不代表植物只在特定日長下才能存活或生長。

長日照植物（long-day plant）通常在日長超過一定界限時開花，短日照植物（short-day plant）通常在日長短於一定界限時開花。部分植物是定性反應，不符合適宜光週期就不開花；另一些是定量反應，在不同日長下都能開花，但適宜光週期可促進開花或使開花提早。

解題方法與作答

（一）何謂光週期性？（5 分）

光週期性是植物對每日光照與黑暗持續時間及其週期變化所產生的生理反應。植物可藉由感受光暗週期來判斷季節，進而調節開花、休眠、塊莖形成等發育現象。本題以開花反應為主，須說明植物會依日長與夜長的變化調節花芽分化或開花時間。

（二）臨界日長與臨界夜長；應採何者分類？（10 分）

**臨界日長（critical day length）**是引起特定開花反應的日長界限。長日照植物通常在日長長於其臨界日長時開花或促進開花；短日照植物通常在日長短於其臨界日長時開花或促進開花。此界限因植物種類及品種而異。

**臨界夜長（critical night length）**是引起特定開花反應的連續暗期長度界限。短日照植物通常需要連續黑暗時間長於一定界限才能開花；長日照植物則通常在連續黑暗短於一定界限時開花或促進開花。

以臨界夜長定義長日照或短日照植物較為正確。植物的開花反應常取決於是否具有足夠長且連續的暗期。實驗上，短日照植物在長暗期中途接受短暫照光，暗期被中斷後，可能不再開花；長日照植物則可因夜間補光或暗期中斷而促進開花。這表示許多植物實際感受的是暗期長短及其連續性，而非單純計算白天的光照時數。