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高考申論題 105年 [園藝] 園藝植物生理學

第 二 題

📖 題組:
解釋下列名詞:(每小題 5 分;共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (二)

boundary layer resistance

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看到「boundary layer resistance」,首先要聯想到葉片表面那層『靜止空氣層』的物理概念。接著,必須從微觀的氣體擴散(水氣散失、CO2進入)推導至巨觀的生理影響(蒸散、散熱、光合作用),最後務必補上園藝實務面的應用(如溫室風扇的作用)以獲取高分。

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「邊界層阻力(boundary layer resistance)」指葉片表面與外界流動空氣之間,存在一層相對靜止的空氣層(邊界層),氣體分子(如水氣、CO2)穿透此靜止空氣層進行擴散時所受到的阻力。 其特徵與影響因素包含: (1) 風速影響:風速越大,邊界層被吹散而變薄,阻力越小;反之無風時阻力最大。

小題 (一)

turgor pressure

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看到「膨壓(turgor pressure)」,應先從水勢與滲透作用的物理概念出發,準確定義其為細胞內向外施加於細胞壁的靜水壓力。接著必須連結至巨觀與微觀的生理意義,如維持植株挺立(萎凋與否)、細胞伸長生長,以及氣孔開合等調節機制,才能拿到完整分數。

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「膨壓(Turgor pressure)」指水分藉由滲透作用進入植物細胞內部,使液泡與細胞質體積增加,進而對堅硬的細胞壁所產生向外的靜水壓力(hydrostatic pressure)。 其重要的生理意義與實務影響包含:(1) 維持植株型態:使草本植物及非木質化組織保持挺立,若環境乾旱導致細胞失水、膨壓下降至零(質漿分離),植物巨觀上即呈現萎凋現象;(2) 驅動細胞生長:當細胞壁在生長素(Auxin)等作用下發生鬆弛,膨壓即成為推動細胞伸長擴張的主要物理動力;(3) 調節生理運動:如保衛細胞因鉀離子累積吸水導致膨壓上升,進而促使氣孔張開以利光合作用,或是如含羞草葉枕細胞膨壓劇降所引發的觸發運動。

小題 (三)

photoacclimation

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看到「photoacclimation」,應先點出其為植物對光環境變化的「長期且可逆」調整(區別於遺傳演化的適應)。接著運用『生理機制推導』,從微觀的葉綠素a/b比、光系統天線大小與Rubisco含量,推導至巨觀的葉片厚度與光合特徵,最後務必結合園藝實務(如溫室移苗、室內植物出室外)的光氧化防護來收尾。

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「光馴化 (Photoacclimation)」指植物個體為因應生長環境中光照強度或光質的長期變化,在生理、生化及解剖形態上所進行的「可逆性」表型調整機制(需與基於演化遺傳的「光適應 photoadaptation」區別)。其特徵包含:(1) 生化機制調整:弱光下會降低葉綠素 a/b 比例(增加捕光複合體天線大小)、減少 Rubisco 等碳反應酵素含量;強光下則反之,並增加葉黃素循環 (xanthophyll cycle) 相關色素以利散熱。(2) 形態結構改變:強光馴化葉片的柵狀組織發達、葉片變厚且比葉重 (SLW) 增加;弱光馴化葉片則薄而平展以增加截光面積。(3) 光合效能最適化:藉由上述調整重新平衡光系統的光能吸收與電子傳遞鏈能力,極大化光合產能。實務應用上,園藝作物由溫室(或弱光育苗室)移至露天田間栽培時,必須進行漸進式的「練苗(硬化)」,給予植物進行光馴化的時間,以避免光系統電子傳遞失衡產生大量活性氧 (ROS) 而導致光氧化破壞(日燒/曬傷)。

小題 (四)

tropic movement

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看到「向性運動」,應立即切入「有方向性的刺激」與「不可逆的生長反應」兩大核心。解題時必須結合生長素 (auxin) 在組織間的不均勻分布(如酸生長假說)來解釋其微觀生理機制,並點出其對作物獲取資源(光、水)的巨觀生理意義。

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「向性運動 (tropic movement)」指植物器官受到外界單一方向的環境刺激(如光、重力、水分等)時,所產生具方向性的生長彎曲反應。 其特徵與生理機制包含: (1) 方向相關性:反應方向取決於刺激來源方向,朝向刺激源生長者為「正向性」(如莖的正向光性),背離者為「負向性」(如莖的負向地性)。

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