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高考申論題 111年 [農業技術] 作物生理學

第 四 題

📖 題組:
植物花青素(anthocyanin)合成的前驅物,分別有來自 shikimate pathway 及 malonic acid pathway,再經由許多酵素催化形成不同種類的花青素,請回答下列問題: (一)上述兩種 pathways 分別會代謝形成 1 分子的(a)加上 3 分子的(b),再催化形成花青素;請分別寫出括弧(a)及(b)的次級代謝物名稱?(4 分) (二)分別寫出植物主要含 4、5 及 6 個-OH 官能基團的花青素名稱及其顯色範圍?(6 分) (三)茶葉中的主要兒茶素(Catechin)成分,分別由那兩種花青素(或原花青素 proanthocyanin)繼續催化代謝而來?(5 分) (四)詳細說明嘉磷賽(Glyphosate)(年年春)除草劑與 shikimate pathway 的關係及基因改造黃豆耐嘉磷賽除草劑的原理機制?(10 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (四)

詳細說明嘉磷賽(Glyphosate)(年年春)除草劑與 shikimate pathway 的關係及基因改造黃豆耐嘉磷賽除草劑的原理機制?(10 分)

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這是農業技術考試的經典題,考查除草劑藥理與基改原理。重點在於 EPSPS 酵素。

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【考點分析】除草劑作用機制與抗性轉基因技術。 【分析與論述】

  1. 作用機制

小題 (一)

上述兩種 pathways 分別會代謝形成 1 分子的(a)加上 3 分子的(b),再催化形成花青素;請分別寫出括弧(a)及(b)的次級代謝物名稱?(4 分)

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考點在於查耳酮合成酶(CHS)的底物。花青素屬於類黃酮類,其基本骨架(C6-C3-C6)的來源是關鍵。

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【分析與論述】 (a) p-coumaroyl-CoA (對-香豆醯輔酶A):來自莽草酸路徑 (Shikimate pathway),提供 C6-C3 骨架。 (b) Malonyl-CoA (丙二醯輔酶A):來自丙二酸路徑 (Malonic acid pathway),提供剩下的三個 C2 單元(共 C6 骨架)。

小題 (二)

分別寫出植物主要含 4、5 及 6 個-OH 官能基團的花青素名稱及其顯色範圍?(6 分)

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花青素的顏色隨 B 環上羥基(-OH)數量的增加而發生「藍移」。

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【分析與論述】

  1. 4 個 -OHPelargonidin (天竺葵素);顯色範圍:橘紅色。
  2. 5 個 -OHCyanidin (矢車菊素);顯色範圍:紫紅色/品紅色。

小題 (三)

茶葉中的主要兒茶素(Catechin)成分,分別由那兩種花青素(或原花青素 proanthocyanin)繼續催化代謝而來?(5 分)

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考查類黃酮代謝路徑的分支點。兒茶素類是由無色花青素(Leucoanthocyanidins)還原而來。

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【分析與論述】 主要由 無色花青素 (Leucoanthocyanidins)花青素 (Anthocyanidins) 經由還原酶(如 LAR, ANR)催化而來。具體來說:

  1. Leucoanthocyanidin 經由 LAR 代謝形成 Catechin。