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高考申論題 114年 [園藝] 園藝學

第 二 題

📖 題組:
試述下列名詞之意涵:(每小題 4 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (二)

Micropylar

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看到「Micropylar」應直覺聯想植物生殖與種子生理學中的「珠孔(Micropyle)」。答題時需點出其在胚珠受精(花粉管通道)與種子發芽(水分吸收、胚根突破)的雙重生理功能,並連結至園藝實務上的種子破眠處理。

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「Micropylar」譯為「珠孔的」或「珠孔端」,指植物胚珠(ovule)或種子(seed)上,由珠被(integuments)未完全閉合所形成的微小孔洞(珠孔,micropyle)及其周邊區域。 其生理機制與特徵包含: (1) 生殖受精通道:在被子植物有性生殖過程中,花粉管(pollen tube)通常受化學指引經由珠孔端進入胚囊釋放精細胞,此現象稱為珠孔受精(porogamy)。

小題 (一)

Facultative CAM

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看到「Facultative CAM(兼性景天酸代謝)」,應直覺聯想植物因應逆境的「光合作用模式切換機制」。答題時需精準定義其在正常與逆境下(C3與CAM)的轉換條件與生理機轉,並務必列舉具體園藝作物(如冰花),說明此機制在栽培管理與品質改良(如提升風味與次級代謝物)上的實務應用。

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「兼性景天酸代謝(Facultative CAM)」指植物為適應環境劇烈變化,能於不同光合作用途徑間進行可逆性切換的生理機制。特徵包含:(1) 在水分充足之正常環境下,植物主要採用 C3 途徑,白天開啟氣孔吸收二氧化碳(CO₂),維持較高之光合速率與產量潛力。(2) 當遭遇乾旱或高鹽分等逆境時,植物切換至 CAM 途徑,白天關閉氣孔以極小化水分蒸散,夜間則開啟氣孔,藉由磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEP carboxylase)固定 CO₂,將其轉化為蘋果酸(Malate,以解離態蘋果酸根 C₄H₄O₅²⁻ 儲存於液泡),待白天再行脫羧釋放 CO₂ 供卡爾文循環使用。(3) 具體作物範例為冰花(Mesembryanthemum crystallinum)與部分蘭科植物。 實務應用為:在現代設施栽培(如植物工廠)中,常利用此生理特性進行作物「品質改良」。例如於冰花採收前兩週施以適度限水或高鹽度養液灌溉(人為誘導逆境),迫使其切換至 CAM 模式,藉此大幅增加葉肉細胞內蘋果酸及抗氧化植化素的累積,不僅能提升其獨特的微酸風味與爽脆口感,更提高了產品的機能性與經濟價值。

小題 (三)

Anther culture

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看到「Anther culture」,應直覺聯想到植物組織培養中的「單倍體育種」技術。答題時需點出其定義(培養含小孢子的花藥)、生理機制(誘導染色體加倍形成雙單倍體),以及在園藝實務上最大的貢獻(快速獲得純系、縮短育種年限)。

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「花藥培養(Anther culture)」係指在無菌條件下,將植物未成熟的花藥(anther,內含小孢子 microspore)接種於人工培養基上,誘導其改變配子體發育途徑,轉向孢子體發育,進而生成單倍體(haploid)植株之植物組織培養技術。 其特徵與實務應用包含: (1) 雙單倍體誘導:單倍體植株通常不具生育能力,需經秋水仙素(colchicine)處理或自然加倍,形成染色體套數恢復且基因型 100% 純合的雙單倍體(doubled haploid, DH)植株。

小題 (四)

Dichogamy

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看到「Dichogamy」應直覺聯想其植物生殖生理意義,即「雌雄異熟」,並點出其避免自花授粉的核心目的。答題時必須將其分為「雄蕊先熟」與「雌蕊先熟」兩類,舉出典型的園藝作物實例(如酪梨),最後連結到果園配置授粉樹以提升產量的實務管理。

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「雌雄異熟 (Dichogamy)」指植物花朵中,雌蕊與雄蕊在不同時期成熟的生理機制,主要目的在於避免自花授粉 (self-pollination),促進異花授粉 (cross-pollination) 以維持遺傳多樣性與後代活力。 特徵包含兩大分類: (1) 雄蕊先熟 (Protandry):花藥釋放花粉時,該花朵的雌蕊柱頭尚未具有接受性 (receptivity)。實例:洋蔥 (Onion)、胡桃 (Walnut)。

小題 (五)

Allotetraploid

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看到「Allotetraploid」,應立即拆解字根:「Allo-」代表異源(來自不同物種),「tetraploid」代表四倍體(4n)。答題時應採用結構化論述,依序點出其科學定義(AABB染色體組)、形成機制(種間雜交+染色體加倍),並務必舉出園藝作物實例(如禹氏三角中的芥菜),說明其在提升產量與適應性上的應用價值。

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「異源四倍體(Allotetraploid)」指由兩個不同物種進行種間雜交(interspecific hybridization)後,其子代染色體發生自然或人工加倍所形成的四倍體生物(基因型常表示為 AABB,2n = 4x)。特徵包含:(1) 突破生殖隔離:結合了兩個親本的染色體組,解決了原先種間雜交子代(AB)因減數分裂異常導致的不稔性(sterility),恢復生育能力;(2) 多倍體優勢(Gigas effect):通常表現出細胞與氣孔體積增大、營養器官(葉、花、果)肥大,以及較強的抗逆境能力。 實務應用為:在園藝育種上常利用秋水仙素(Colchicine)誘發,以創造高產或抗逆境的新作物品種。經典實例如蔬菜作物中的芥菜(Brassica juncea,AABB),其由白菜(Brassica rapa,AA)與黑芥(Brassica nigra,BB)雜交並加倍而來,此異源多倍化不僅顯著提升了葉片生物量(產量提升),更綜合了親本的抗病性與芥子油苷(Glucosinolates)植化素成分,大幅改善了蔬菜的風味品質與環境適應性。

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