高考申論題
106年
[農業技術] 作物生理學
第 二 題
比較在低二氧化碳、缺水、低溫與低光照逆境中，C3、C4 與 CAM 植物何者可維持較高效率的光合作用？並說明其理由。（30 分）
📝 此題為申論題
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考生看到此題應先在腦中建立 C3、C4 與 CAM 植物在碳固定機制上的根本差異（空間隔離 vs. 時間隔離）。接著，針對每一種逆境，逐一剖析其對關鍵酵素（Rubisco vs. PEPC）、能量消耗（ATP 成本）及氣孔行為的影響，推導出該環境下具備最高光合作用效率與生存優勢的植物類型。
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【破題】 植物的光合作用效率取決於其碳固定路徑對環境變動的適應能力。C3 植物僅依賴卡爾文循環；C4 與 CAM 植物則演化出額外的生化幫浦機制（分別透過空間與時間隔離），以克服 Rubisco 的加氧酶活性（光呼吸）。以下針對四種逆境分析其效率差異與生理機制。 【論述】
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植物光合路徑逆境比較
💡 依據碳固定機制對環境（CO2、水、溫、光）變動的生理適應權衡。
| 比較維度 | C4 植物 | VS | C3 植物 |
|---|---|---|---|
| 低二氧化碳 | 高效率 (PEPC濃縮) | — | 低效率 (光呼吸強) |
| 低溫環境 | 效率下降 (PPDK受抑) | — | 效率較佳 (低溫抑光呼吸) |
| 光照需求 | 飽和點高 (需額外ATP) | — | 飽和點低 (無額外成本) |
| 水分效率 | 高 (氣孔不需全開) | — | 低 (蒸散作用強) |
💬C4 為適應熱帶、強光與低 CO2 的演化結果；C3 則在低溫與陰暗環境具競爭優勢。
