高考申論題
113年
[農業技術] 作物生理學
第 一 題
一、光訊號影響作物之生長發育，請說明何謂光的可逆性（Photoreversibility），並詳述藍光訊號對作物氣孔之調節機制。（25 分）
📝 此題為申論題
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這道題目測驗考生對植物生理學中「光受體」及其訊號導引機制的掌握度。首先，應從光敏素（Phytochrome）的角度切入解釋「光的可逆性」，這與紅光（R）與遠紅光（FR）之間的互變有關。其次，針對「藍光調節氣孔」的部分，重點在於藍光受體（如向光素 Phototropin）如何誘發質子泵（H+-ATPase）的活性，進而驅動離子運輸與滲透壓變化，最終導致保衛細胞膨壓改變。論述順序建議：1. 定義可逆性並舉例物理化學特性；2. 藍光調節氣孔的完整路徑（受體→酵素活化→離子流動→膨壓）。時間分配上，兩部分應各占約 12-15 分鐘。
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【考點分析】 本題考點為光敏素（Phytochrome）的光譜轉化特性，以及藍光引發保衛細胞（Guard cells）開啟的生理訊號傳導途徑。 【理論/法規依據】
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你提到「離子與溶質攝取： 驅動鉀離子通道開啟，K+ 進入保衛細胞，同時伴隨 Cl- 及蘋果酸（Malate）的合成與累積，降低細胞內滲透勢。」，但是鉀離子進入保衛細胞後，滲透壓應該是提升？滲透壓升高，濃度升高，水分才會進入細胞內，使膨壓增加，導致氣孔開放。
光可逆性與氣孔調節
💡 光敏素光譜轉化原理與藍光驅動保衛細胞開啟之訊號路徑。
🔗 藍光驅動氣孔開啟訊號鏈
- 1 藍光受體活化 — Phototropin 吸收藍光並發生磷酸化
- 2 質子泵啟動 — H+-ATPase 泵出 H+ 造成膜電位超極化
- 3 溶質與鉀離子累積 — K+ 進入、蘋果酸合成，降低細胞滲透勢
- 4 膨壓增加 — 水分依滲透梯度進入細胞，氣孔開啟
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🔄 延伸學習：延伸學習：脫落酸 (ABA) 會活化陰離子通道並關閉質子泵，產生拮抗效果。
