110 高普考高考三級 園藝 園藝植物生理學 考古題詳解

核心觀念

本題考查園藝植物生理學中五個重要名詞，涵蓋植物次級代謝、內生生理時鐘、光抑制、防禦反應及細胞壁結構。作答時應掌握各名詞的定義、形成或作用方式，以及生理功能。

解題方法

名詞解釋可依「是什麼—如何形成或作用—有何功能」的順序作答。每小題 5 分，宜先寫出精確定義，再補充一至兩項關鍵特徵或例子。

(1) essential oil（精油）

精油是植物所含、具有揮發性與香氣的次級代謝物混合物，主要成分常為萜類及其衍生物，也可含芳香族或其他有機化合物。精油常存在於腺毛、油腺、分泌腔或分泌道等組織，可由水蒸氣蒸餾等方式取得。

精油可參與植物與環境的交互作用，例如吸引授粉者、驅避植食者或抑制微生物；薄荷、薰衣草及柑橘類植物皆為常見例子。精油不是單一化合物，也不等同於固定油脂。

(2) circadian rhythm in plant（植物晝夜節律）

植物晝夜節律是植物體內具有約 24 小時週期的內生生理節律。即使在持續光照或持續黑暗等恆定環境下，節律仍可在一段時間內持續；光與溫度等環境訊號則可校時，使節律與外界日夜週期同步。

葉片運動、氣孔開閉、光合作用及基因表現都可能呈現晝夜節律。其週期通常接近但不必然恰為 24 小時，與單純由日出、日落直接引發的反應不同。

(3) chronic photoinhibition（慢性光抑制）

慢性光抑制是植物長時間承受過強光照或其他造成過剩激發能的環境條件後，光合系統持續受損或修復速度長期趕不上損傷速度，導致光合作用能力下降的現象。

受影響的部位常包括光系統 II（PSII）及其反應中心蛋白 D1。相較於短暫且可迅速恢復的暫時性光抑制，慢性光抑制恢復較慢，若損傷持續，會降低植物的光合效率與生長。低溫、乾旱或養分不足等限制碳同化的條件，也會使強光下過剩能量更容易造成傷害。

核心觀念

本題考查植物組織的水分潛勢，以及以溶液密度變化判定組織水分潛勢的「染色液滴法」。

水分會由水分潛勢較高處移往水分潛勢較低處。蘿蔔組織放入蔗糖溶液後，若組織與溶液的水分潛勢不同，水便會跨越細胞膜移動，使蔗糖溶液吸水或失水，造成溶液濃度與密度改變。甲基藍只用來標示液滴，方便觀察其在相同濃度、未染色的溶液中上升、下沉或擴散。

蔗糖溶液的滲透勢可用范特荷夫關係式估算：

其中 $i$ 為溶質解離因子，蔗糖不解離，故 $i=1$；$C$ 為蔗糖莫耳濃度；$R$ 為氣體常數；$T$ 為絕對溫度。題目以 molality（質量莫耳濃度）提供濃度，計算時需先換算成每公斤水中的莫耳數，並依題目給定的 $R$ 單位使用 $C$ 的單位 $\mathrm{mol\,kg^{-1}}$。

解題方法

比較染色液滴與試管內未染色溶液的密度，即可判斷組織處理後的溶液密度變化：

• 液滴下沉，表示染色液滴密度較大，原溶液因蘿蔔組織吸水而濃度上升、密度增加。這代表原蔗糖溶液的水分潛勢低於組織，水由組織移入溶液。
• 液滴上升，表示染色液滴密度較小，原溶液因組織吸水而濃度下降、密度降低。這代表原蔗糖溶液的水分潛勢高於組織，水由溶液移入組織。
• 液滴擴散、不升不降，表示兩者密度相近，溶液濃度幾乎未變；此時組織與外液達到水分平衡，水分潛勢相等。

題目指出 $0.2\,m$ 蔗糖溶液中的染色液滴擴散，因此蘿蔔組織的水分潛勢等於 $0.2\,m$ 蔗糖溶液的滲透勢。換算絕對溫度：

核心觀念

本題考查植物體內同化物質由**供源組織（source）移往積儲組織（sink）**時，分配方向與分配量受哪些因素支配。光合成熟葉通常是供源；幼葉、根、莖頂、花、果實、種子及貯藏器官則常為積儲。器官的角色會隨生長階段改變，例如幼葉初期消耗同化物，成熟後才轉為供源。

供源與積儲不是固定不變的標籤，而是由器官在特定時期的輸出能力與輸入需求決定。積儲強度（sink strength）通常可表示為：

其中，積儲大小是器官的總量或乾重；積儲活性是單位積儲量在單位時間內吸收、利用或貯存同化物的能力。分配量因此不只取決於器官有多大，也取決於它當下生長、代謝及貯藏的需求有多強。

解題方法：掌握四項分配規律

可從「運輸路徑、空間位置、競爭能力、供需變動」四個面向論述，並說明它們如何共同影響分配。

1. 維管束連接關係決定優先輸送路徑 同化物經韌皮部運輸，供源葉與積儲器官之間的維管束連接會影響輸送方向與效率。通常與供源葉具有較直接維管束連接的積儲器官，較容易取得該葉輸出的同化物；植物體的維管束分區也會使同化物呈現一定的區域性分配。

2. 供源與積儲的距離影響分配 在其他條件相近時，距供源較近、運輸路徑較直接的積儲器官，通常較容易取得同化物。這是空間上的「鄰近效應」。不過，距離不是唯一因素，強勢積儲器官仍可透過維管束運輸競爭較遠處的同化物。

核心觀念

本題考查植物粒線體的抗氰呼吸，也稱氰化物不敏感呼吸。植物粒線體內膜上有一條替代電子傳遞途徑，其末端氧化酶稱為替代氧化酶（alternative oxidase, AOX）。一般細胞色素途徑受氰化物抑制；AOX 途徑仍可將電子傳給氧，因此稱為抗氰呼吸。

解題方法

先說明 AOX 旁路的位置，再由「電子仍可傳遞、但較少能量被保存為 ATP」推導其生理意義。

一般細胞色素途徑中，電子由泛醌傳向細胞色素 $c$，再由複合體 IV 傳給氧；氰化物可抑制複合體 IV。AOX 則直接氧化還原型泛醌（泛醇），並將氧還原成水，旁路略過複合體 III 與複合體 IV：

AOX 途徑略過細胞色素途徑的兩個質子轉運位點，電子傳遞所釋出的能量較少用於建立質子梯度，因而ATP 產量較低，部分能量以熱散失。這項特性連結出抗氰呼吸的主要生理作用。

生理意義

1. 維持粒線體電子傳遞與代謝運作 當細胞色素途徑受阻，或其電子傳遞能力不足時，AOX 可提供替代的電子出口，使呼吸作用仍能進行，並有助維持粒線體代謝與三羧酸循環的運作。