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高考申論題 106年 [園藝] 園藝植物生理學

第 一 題

📖 題組:
請試述下列名詞之意涵,尤其著重其與植物生長物質之間的關係。(每小題 5 分,共 20 分) (一) 1-methylcyclopropene (二) acid growth hypothesis (三) parthenocarpy (四) stratification
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

1-methylcyclopropene

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看到 1-MCP 應直覺聯想到它是「乙烯的競爭性抑制劑」。答題時須精準點出它如何透過佔據乙烯受體來阻斷信號傳遞,並具體舉出其在園藝採後處理上(如延緩果實後熟、切花老化)的實際應用。

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「1-methylcyclopropene (1-MCP)」為一種氣態的人工合成植物生長調節劑,在生理機制上扮演植物荷爾蒙「乙烯(Ethylene)」的競爭性抑制劑。特徵與機制包含:(1) 結構相似性:因其分子大小與空間結構與乙烯極為相似,能搶先且緊密地與植物細胞膜上的乙烯受體(如 ETR1)結合。(2) 阻斷信號傳遞:1-MCP 佔據受體後,會阻斷後續的乙烯信號傳遞鏈,使植物組織無法感知內生或外源乙烯,進而抑制乙烯誘導的基因表現與生理反應。實務應用上,1-MCP 廣泛用於園藝作物的採後處理,能有效延緩更年性果實(如蘋果、番石榴)的呼吸躍變與後熟軟化、抑制切花(如康乃馨)的花瓣凋萎,並防止器官脫落,大幅延長農產品的儲藏期與櫥架壽命。

小題 (二)

acid growth hypothesis

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看到「酸生長假說」,應立刻聯想到「生長素 (Auxin)」與「細胞壁鬆弛」的因果關係。解題必須採取『生理機制推導』,寫出:Auxin 刺激質子幫浦 → 細胞壁酸化 → 活化 Expansin → 破壞氫鍵使細胞壁鬆弛 → 配合膨壓達成細胞伸長的完整路徑。

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「酸生長假說 (Acid growth hypothesis)」是指植物荷爾蒙生長素 (Auxin) 促進細胞伸長的一種生理機制模型。 其與植物生長物質之關係及生理推導機制包含: (1) 質子幫浦活化:生長素 (如 IAA) 結合受體後,刺激細胞膜上的質子幫浦 (H⁺-ATPase) 活性,將氫離子主動運輸至細胞壁 (Apoplast) 中。

小題 (三)

parthenocarpy

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看到 parthenocarpy(單性結實),應直覺聯想「未經受精而發育」與「無子果實」。答題關鍵在於扣緊題目要求的「與植物生長物質的關係」,點出一般果實發育需靠種子提供 Auxin 和 GA,而單性結實則是靠子房自身高濃度的荷爾蒙或外源施用來驅動果實膨大。

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「Parthenocarpy(單性結實)」指子房不經過授粉或受精作用,便直接發育為果實的生理現象,最終通常會形成無子果實(seedless fruit)。 與植物生長物質之關係:正常果實的發育與膨大,高度依賴發育中種子所合成並釋放的生長素(Auxin)與吉貝素(Gibberellin, GA)。在單性結實的植物中,即使缺乏種子,其子房組織自身即具備較高濃度的內源 Auxin 或 GA,取代了種子的賀爾蒙供應功能,進而啟動細胞分裂與膨大。 實務應用:園藝栽培上常於開花期外源施用合成生長素(如 NAA、2,4-D)或吉貝素(如 GA3)來人工誘導單性結實,應用於生產無子葡萄、無子番茄等,以克服授粉不良的問題並提升果實的經濟價值。

小題 (四)

stratification

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看到 stratification(層積處理),應先想到『低溫保濕打破種子休眠』的基本定義。接著緊扣題目要求的『植物生長物質關係』,點出低溫如何誘導抑制物(ABA)降解與促進物(GA)合成,強調 GA/ABA 比例反轉是解除休眠的核心生理機制。

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「層積處理(stratification)」是指將休眠種子置於低溫(通常為 1~10°C)且濕潤的介質中一段時間,以打破種子生理性休眠並促進其發芽的技術。 其與植物生長物質的關係在於:休眠種子內通常含有高濃度的離層酸(ABA)與低濃度的吉貝素(GA)。在低溫層積處理的過程中,低溫信號會促使抑制發芽的 ABA 加速降解,同時誘導促進發芽的 GA 進行生合成。此過程導致種子內 GA/ABA 比例顯著上升,進而解除休眠狀態,並活化水解酵素(如 α-amylase)以分解胚乳養分供胚發芽所需。實務上常應用於薔薇科溫帶果樹(如蘋果、梨、桃)之種子繁殖。

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