作物學與作物生理學　申論題歷屆試題與參考架構

115 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

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   請以臺灣雲嘉南地區進行硬質玉米秋作為例，在不同的生育期間（分為：播種、幼苗至拔節期、抽穗至灌漿期、成熟期） ，說明如何利用地面鋪設滴灌系統進行水分管理、合理化施肥（含氮、磷、鉀肥） 、植物促生菌的施用（含叢枝菌根菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF）及液化芽孢桿菌（Bacillus liquefaciens）），並解釋這些措施強化生長發育的原理。 （25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題以雲嘉南硬質玉米秋作為例，要求依四個生育期整合滴灌水分管理、氮磷鉀施肥與植物促生菌（AMF、芽孢桿菌），並說明強化生長的原理。作答宜用「生育期 × 措施」的矩陣組織，每項措施都要附上生理原理，不能只列操作。

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   何謂韌性農業？請列舉適合在臺灣栽培具備韌性農業潛力的 5 種農藝作物，並分別詳細說明理由。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   韌性農業指農業系統面對氣候變遷、極端天氣、病蟲害與市場衝擊時，具備抵抗、適應與快速恢復的能力，並能維持穩定產量與農民收益。作答先下定義，再選作物逐一從「耐逆境、低投入、恢復力、多元用途與市場」論述。

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3. 3

   豆科根瘤菌為兼性好氧菌，需要氧氣行呼吸作用產生大量 ATP 提供固氮作用所需的能量，但固氮酶卻只能在低氧或無氧條件下才有活性。請回答下列問題：

   （一）說明豆科植物與根瘤菌如何分工合作克服這些問題？（10 分）

   （二）當空氣中的 N2 被根瘤菌固定為 NH3 或 NH4+，或其它作物根細胞吸收氮肥後，請以 GS/GOGAT（Glutamine Synthetase / Glutamate Synthase）的代謝反應循環為基礎，說明作物根細胞如何將 NH4+轉化為運輸型胺基酸，由根部運輸到各組織部位後，如何再次轉換並合成各種標準胺基酸的機制？（15 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   根瘤共生的矛盾在於：根瘤菌（類菌體）需氧氣供呼吸以產生大量ATP，但固氮酶遇氧會不可逆失活。豆科植物與根瘤菌以「氧氣供應調控」與「養分交換」分工解決。第（二）小題的核心是GS/GOGAT循環，以及後續轉胺作用與運輸型胺基酸的形成。

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   植物在遭遇逆境（如乾旱、高溫、病菌感染等）時，細胞內產生的活性氧族（Reactive oxygen species, ROS）如 H2O2，會經由過氧化氫酶（Catalase, CAT）或過氧化酶（Peroxidase, POD），將 H2O2 還原為 H2O。請回答下列問題：

   （一）解釋植物利用這 2 種酵素解除 H2O2 氧化逆境的生理意義差異性。（10 分）

   （二）以穀胱苷肽過氧化酶（Glutathione peroxidase, GPx）催化的氧化還原反應循環為例子，說明如何將 H2O2 還原為 H2O。並以循序漸進往前溯源的方式，說明此氧化還原反應過程中的 H（電子）的提供者，源頭來自於植物行光合作用所吸收的太陽能（地球的生物能量源自於植物吸收的太陽能） 。（15 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   逆境使植物產生過量ROS（如H2O2）而造成氧化傷害；過氧化氫酶（CAT）與過氧化酶（POD）是兩類重要的清除酵素，功能特性與分布不同。（二）小題則要求說明GPx如何以穀胱甘肽（GSH）還原H2O2，並往上溯源，說明電子最終來自光合作用光反應中水的氧化。

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