植物对环境刺激之反应.docx

10-6 植物對環境刺激之反應
焦點 1 向性反應
※向性反應：環境刺激→植物產生反應涉及生長方向的改變
1.正向性：植物體的生長反應趨性刺激方向（ex.莖的向光性、根的正向地性）
2.負向性：植物體的生長反應背離刺激方向（ex.莖的負向地性）
一、向光性：（植物體受到側面光照→向光照方向生長彎曲）
(1)頂端分生組織產生生長素（向下運送）
莖兩側生長素分佈不均勻
j向光面：生長素含量少、生長慢
k背光面：生長素含量多、生長快
側面照光對芽鞘的影響：
芽鞘內的箭頭表示生長素的輸送
(2)莖的頂端：具有接收藍光的色素分子
∵藍光刺激→莖的向光面和背光面的生長素分佈不均勻
∴藍光對向光性的作用最為明顯
二、向地性：
(1)植物幼苗平放下半部的生長素濃度較高
j莖的細胞生長快速→莖向上彎曲生長（負向地性）
k根的細胞生長較慢→根向下彎曲生長（正向地性）
(2)根的正向地性與根冠產生的『抑制生長物質』有關
j根平放並將根冠摘除→根生長快速，不會表現向地性
k若將根冠再置回根尖→根生長變慢，表現出正向地性

三、向觸性：（葡萄、豌豆、瓠瓜的卷鬚不均勻生長）
接觸面的細胞停止伸長→卷鬚纏繞物體而攀緣生長
→使植物體獲得支撐，並佔具有利位置以吸收陽光
試題範例
1.有關於植物生長的適應，下列敘述何者正確？
(A)受地心引力、光照、溼度的刺激可引起向性運動 (B)具有接受刺激的神經系統，且能傳導刺激並引起反應 (C)平置的幼苗，莖會背地生長、根則向地生長 (D)地心引力的刺激，使植物體內的生長素分布傾向朝下的一側 (E)溫度的刺激可促使葉綠素合成和葉綠體發育
【答案】(A)(C)(D)【詳解】(B)植物缺神經系統 (E)光線刺激可促使葉綠素合成和葉綠體發育
2.下列植物運動何者與生長素有關？
(A)睡眠運動 (B)莖的向光性 (C)觸發運動 (D)根的向地性 (E)根的向濕性
【答案】(B)(D)(E)【詳解】(A)(C)睡眠運動及觸發運動與膨壓有關
3.下列有關於植物向性的敘述，何者錯誤？
(A)一般而言，根具有向地性，莖具有向光性和背地性 (B)將幼苗平置，根部朝上的一側生長素較少，故生長慢 (C)將幼苗平置，莖部朝下的一側生長素較多，故生長快 (D)莖部向光的一側生長素較少，故生長慢
【答案】(B)【詳解】根部朝上的一側生長素較少、生長快，因高濃度的生長素會抑制根的生長
焦點 2 感性反應（與膨壓改變有關）
※感性反應：
環境刺激→植物產生反應未涉及生長方向的改變（一般為可逆反應）
一、睡眠運動：（豆科植物的葉片睡眠運動）
(1)白天：葉枕上方細胞的膨壓較小、下方細胞的膨壓較大→葉片上揚平展
(2)夜晚：葉枕上方細胞的膨壓變大、下方細胞的膨壓變小→葉片下垂閉合
ps.光照刺激→牽牛花、豆科植物的花瓣和葉柄的膨壓改變
→花瓣和葉片在日間張開（夜間閉合）

二、捕蟲運動：
捕蠅草的捕蟲葉受到碰觸→葉片閉合以捕捉昆蟲
三、觸發運動：（含羞草葉片受到碰觸葉片閉合）
(1)複葉未受到碰觸→小葉平展張開
(2)複葉若受到碰觸→小葉閉合，整片複葉下垂
ps.機械性刺激（震動、觸摸、摩擦）→抑制植物生長

試題範例
1.下列有關植物運動的敘述，何者正確？
(A)植物莖的向光性是向光側細胞中生長素濃度比背光側者低所引發的結果 (B)觸發運動、睡眠運動及捕蟲運動均因細胞中膨壓快速改變所引發的生長現象 (C)植物根的向地性是靠地側細胞中生長素濃度比背地側者低所引發的結果 (D)除了生長素以外，細胞分裂素及吉貝素都可影響植物的向性運動 【90大學聯招】
【答案】(A)【詳解】(B)觸發運動、睡眠運動及捕蟲運動皆與生長無關 (C)植物根的向地性是靠地側細胞的生長素濃度高於背地側細胞所引發的結果 (D)細胞分裂素及吉貝素與植物的向性運動無關。
2.下列植物的生理現象，何者與膨壓有關？(A)含羞草的觸發運動 (B)根的向地性 (C)種子萌發 (D)春化作用 (E)菜豆的睡眠運動
【答案】(A)(E)【詳解】(B)根的向地性是因地心引力造成生長素分佈不均。(C)種子萌發與水分、氧氣和溫度有關。(D)春化作用是低溫刺激胚或分生組織而提早開花。
焦點 3 光照對植物的影響
一、光照→影響植物莖的長短和粗細、葉片的厚度和形態發育
強烈藍光
葉綠體移至細胞邊緣、葉綠體上下重疊
→減少對光能的吸收（避免葉綠素吸收過多光能而被破壞變為白色）
強光
葉片較厚，柵狀組織的細胞較長，海綿組織的層次較多
紫外線
抑制莖伸長，促進花青素合成
→高山植物的莖幹短矮、葉面狹小、花冠顏色鮮豔
弱光
（陰棚）
搭建陰棚→降低光強度、增加溼度
→葉菜類的葉片寬大而薄、葉脈柔細→增加經濟效益
黑暗、
微弱藍光
1.葉綠體平均分佈於細胞中
→使每個細胞均能吸收到光能（增加光合作用效率）
2.在黑暗中生長的植株：
節間長、葉發育不良、無葉綠素→白化苗

光照對浮萍葉肉細胞內葉綠體的分佈與排列的影響：A.黑暗中，B.弱藍光下，C.強藍光下
光照對馬鈴薯生長與發育的影響：
(A)黑暗中 (B)光照下
(圖中數字代表兩植株不同高度的相當部位)

二、光照→影響植物的生理作用（與光敏素有關）
(1)藍光、紅光→光合色素主要吸收的色光
(2)綠光→不被吸收而被反射出來→植物多呈綠色
(3)在光照中生長的植株：節間短、枝葉發育良好、葉具有葉綠素
(4)黑暗中發育不良的幼苗節間停止伸長、葉開始發育
(5)光照增強→光合作用加強
(6)光合效率：C4植物（玉米）＞C3植物（水稻）

試題範例
1.在光照與黑暗中生長的馬鈴薯植株的形態有明顯差異，下列敘述何者正確？
(A)黑暗中的植株其節間較短 (B)光照中的植株其節間較長 (C)將黑暗中的幼苗移植到光照下，其葉、芽均無法發育 (D)黑暗中的植株其葉不具葉綠體，但光照中的植株其葉具有葉綠體
【答案】(D)【詳解】(A)黑暗中的節間較長 (B)光照中的節間較短 (C)將黑暗中的幼苗移植到光照下，其葉、芽均可發育
焦點 4 光照影響植物開花（與光敏素和開花激素有關）
長日照植物LDP
中性日照植物
短日照植物SDP
日照＞臨界日照→開花
（黑暗＜臨界黑暗）
日照長短對開花無影響
日照＜臨界日照→開花
（黑暗＞臨界黑暗）
大多於春季和夏初日照較長時才能開花
不論日照長短皆可開花
大多於秋季日照較短時才能開花
ex.白芥菜、玉米、甜菜、
菠菜、蘿蔔、萵苣
ex.蒲公英、蕃茄、豌豆、
胡瓜、黃瓜、南瓜
ex.羊帶來、菸草、菊花、
大豆、聖誕紅、紫羅蘭

(1)光週期：每天日照與黑暗長短的相對變化→影響植物生長發育和開花
(2)光期性：植物對日照長短（光週期）所引起的開花反應
(3)臨界日照：引起植物開花率達50%所需的日照時數
臨界日照：白芥菜＞14小時。菊花＜15小時。羊帶來＜15.5小時。
(4)臨界黑暗：引起植物開花率達50%所需的黑暗時數
(5)黑暗期→調控花芽形成所必需（黑暗期必須連續而且不中斷）
(6)可見光、紅光短日照植物不開花、長日照植物無影響

(7)植物是否開花→須視最後是以紅光或遠紅光照射而定
j 紅光 (波長660nm)→中斷黑暗、抑制遠紅光的作用
k遠紅光(波長730nm)→中斷光照、抑制紅光的作用

短日照植物SDP
長日照植物LDP
最後照射遠紅光FR
開花
不開花
最後照射紅光R
不開花
開花

兩株菸草嫁接後，短日照處理的一株可以開花，
若將之作環狀剝皮，則該株所生成的開花素就
無法輸入長日照處理的一株，因而長日照的一株
就不會開花。
(7)植物計時：
j植物計時→始於黑暗期的開始
k黑暗終了、光照開始→植物計時停止
(8)植物感受光週期的部位→葉
j除去葉片→植物不開花
k長日照植物與短日照植物稼接二者皆可開花
∵短日照植物產生開花素促使長日照植物開花
∴開花素不具物種專一性

四、光照→影響部分植物種子萌發（與光敏素有關）
光照刺激種子萌發
光照不影響種子萌發
光照抑制種子萌發
萵苣、煙草、大車前草
大豆、向日葵、玉米
青蔥、百合
(1)大多種子萌發不需要光照
(2)最後一次所照的光波→決定種子是否萌發
j萵苣種子種子萌發率較高
k萵苣種子種子萌發率降低

試題範例
1.某短日照植物臨界日長時間為15小時，其臨界黑暗時間為9小時，而下圖為光期性長短與紅外光及紅光對短日照植物開花的影響，其中哪幾項處理條件有花芽形成而促使植物開花？ (A)j (B)k (C)l (D)m (E)n

【答案】(A)(D)(E)【詳解】短日照植物其連續黑暗須大於臨界黑暗期才可開花，且730nm可促進短日照植物開花，亦即縮短黑暗的時間，故mn亦可開花
2.右圖五種植物同時發芽，在光照期8小時、黑暗期16小時條件下生長發育，依據圖示推論何者會開花？從花芽出現到開花所需日數為何？
(A)甲－40天 (B)乙－60天 (C)丙－100天 (D)丁－70天 (E)戊－30天

【答案】(A)(B)(C)(E)
3.下列有關於植物開花和光週期的敘述，何者正確？(A)光週期的黑暗期比光照期對植物開花的影響來得大 (B)入秋後花農在菊花園圃進行夜間照明，可使菊花延遲開花 (C)短日照植物需有16小時黑暗和8小時光照期始能開花 (D)溫度及光週期對植物的開花均有影響 (E)植物的葉片能感受光週期
【答案】(A)(B)(D)(E)【詳解】(C)16小時黑暗和8小時光照的處理並非為一，只要其連續黑暗的時間大於臨界黑暗，短日照植物便能開花
4.有關於日夜長短對植物開花之影響，下列敘述何者正確？
(A)長日照植物又稱為短夜性植物，通常在春天開花 (B)蕃茄不論日照長短均可開花，故可稱為長日照植物或短日照植物 (C)對長日照植物而言，若連續黑暗時間大於臨界黑暗期，則會開花 (D)在黑暗期，以紅光照射，則短日照植物仍可開花 (E)紅外光可促進短日照植物開花
【答案】(A)(C)(E)【詳解】(B)蕃茄為中性植物，只要生長成熟，不論日照長短均可開花 (D)不開花
焦點 5 光敏素（植物色原）≠植物激素
1.光敏素：葉片中感光靈敏的藍綠色素蛋白質，
存在於細胞膜上，含量微少→不會顯現出顏色
2.光敏素可接受光線刺激→
(1)調控植物的生長發育
(2)引發葉和葉綠體發育
(3)影響植物開花
(4)影響種子萌發
3.剛形成的光敏素為Pr，不具活性
4.光敏素與植物光週期有關：（Pr與Pfr可互相轉變）
(1)Pr吸收紅光（波長660nm）：
jPr照紅光或陽光→轉變為Pfr
k較長光照→光敏素維持在Pfr的形式
→促使長日照植物開花
lPr不具有活性
(2)Pfr吸收遠紅光（波長730nm）：
jPfr照遠紅光或經過黑暗期→轉變為Pr
k較長黑暗→光敏素轉變為Pr的形式
→促進短日照植物開花

5.Pfr：（具有生理活性的光敏素）
(1)影響開花：誘發長日照植物開花，抑制短日照植物開花
(2)影響種子萌發
(3)影響生長發育：
植物體的形態、莖的伸長、葉片和子葉的擴展、莖的伸長和分枝、
葉綠體的發育、葉綠素的合成、使白化苗變綠、花青素的合成

6.黑暗中萌發的白化苗只合成Pr

生理反應

↗↘
新合成→PrPfr
分解

試題範例
1.原本應開花的短日照植物，若在其黑暗期間用短暫紅光照射處理就不會開花，其原因何在？ (A)紅光的照射時間太短 (B)光敏素在照射紅光之後就失去活性 (C)光照之後會造成Pr形式的光敏素累積 (D)Pfr形式的光敏素會抑制短日照植物開花 【92指定考科】
【答案】(D)【詳解】PrPfr（具有活性，促進常日照植物開花、抑制短日照植物開花）
2.下圖表示五種對於某短日照植物的光週期處理方式，請依據圖示回答下列問題：
(1)圖中A～E五種處理方式中，何者不會開花？
(2)在E的光週期處理下，此植物是否開花？如何以光敏素的型式解釋其結果？
(3)光敏素是否為植物激素？其存在於植物細胞的何處？

【答案】(1)BC (2)開花，735μm紅外線使光敏素呈現Pr形式，可促進點日照植物開花 (3)光敏素並非植物激素，存在於葉部細胞的細胞膜上
3.下列有關於光敏素的敘述，何者正確？(A)是一種感光靈敏的色素蛋白質 (B)Pfr可促進萵苣種子萌發 (C)若紅光為R，遠紅光為FR，則R－FR－R處理萵苣種子，可促進其萌發 (D)光敏素存在於所有植物 (E)綠藻細胞內無光敏素
【答案】(A)(C)(D)【詳解】(B)FR相當於黑暗處理，會抑制萵苣種子萌發 (E)綠藻亦有光敏素
4.下列有關於光敏素的敘述，何者正確？(A)是一種含蛋白質的激素 (B)白天時，光敏素以Pfr形式存在 (C)Pr可吸收紅外光轉變為Pfr (D)Pfr可促進植物體內多種生理反應，常被稱為活性型 (E)Pfr與Pr在植物體內是互不轉變的
【答案】(B)(D)【詳解】(A)是一種感光的色素蛋白質，而非激素 (C)Pr吸收紅光而轉變為Pfr (E)Pfr與Pr間可互相轉變
焦點 6 溫度對植物的影響
1.溫度逆境：（溫度太高或太低→植物生長受限制、甚至死亡）
(1)高溫（40～50℃）→破壞葉綠素及酵素→植物死亡
ex.大豆的致死溫度為45℃
(2)植物先經稍高溫處理數小時植物能忍耐高溫
ex.先將大豆幼苗置於40℃數小時
較能忍耐高溫而不致於死亡
(3)高溫逆境→細胞內大部分蛋白質的合成停止
j迅速誘發合成『熱休克蛋白質』
k熱休克蛋白質非常穩定，存在於細胞核、細胞質、粒線體、葉綠體
→保護核酸、酵素、蛋白質不會因高溫而變性，
保護細胞膜和葉綠體在高溫下仍維持穩定
(4)低溫逆境：（溫度太低、溫度驟降）
→細胞膜的流體性會發生改變→導致植物細胞的損傷或死亡
(5)溫度緩緩下降→植物體增加細胞膜上不飽和脂肪酸的比例(需數小時)
→可維持細胞膜的流體性
2.『Q10』：溫差10℃→反應速率的商數＝Q10
溫度增加10℃，酵素反應速率增為原來的二倍→Q10＝2
3.溫度對光合作用的影響：
(1)光反應：
（屬於電子傳遞介質的氧化還原反應，非酵素催化的反應）
溫度對光反應的影響很小→Q10＝1.1～1.2
暗反應：（卡耳文循環中的每一步驟均需酵素催化）
溫度升高促使暗反應速率增加→Q10＝1.5
(2)光反應速率增加→暗反應速率也增加
j影響光反應的光照增加→影響暗反應的溫度需求也增加
k影響暗反應的溫度增加→影響光反應的光照需求也增加
熱帶、亞熱帶的C4植物
光合作用的最適宜溫度→30～45℃
溫帶的C3植物
光合作用的最適宜溫度→10～25℃
4.溫度對呼吸作用的影響：
(1)克列伯循環的每個步驟均需酵素催化→溫度影響呼吸速率
(2)植物產量＝（光合作用總量）－（呼吸作用總量）
∵光合作用的最適溫度（22℃）＜呼吸作用的最適溫度（50℃）
∴葉的光合作用已達最高反應速率→葉的呼吸作用速率仍低
(3)40℃時→小麥葉部的呼吸效率最高
50℃時→呼吸酵素被破壞→呼吸速率下降

5.溫度對植物生長的影響：
植物生長對溫度很敏感
→僅數度的溫度差異就會影響植物的生長速率
(1)最高溫度：超過此溫度→植物便停止生長
(2)最適溫度：植物以最高速率生長
(3)最低溫度：低於此溫度→植物便停止生長

溫度對扁豆和玉米生長的影響
焦點 7 春化作用（溫度影響二年生植物開花）
1.春化作用：幼苗經歷冬季低溫的刺激→春季促進植物開花結果
2.產生春化作用的部位：種子內的胚、幼苗的分生組織
(1)二年生植物：具有春化作用
j二年生植物翌年春天才會開花
ex.二年生的冬麥（大麥、小麥、黑麥）：
第一年秋末播種第二年春季生長開花→夏季收成
k二年生植物植物仍保持生長，但不會開花
(2)一年生植物：不具春化作用
ex.一年生的春麥春天即可開花
3.人工低溫處理：
初春將冬麥種子置於冰箱中（10℃低溫處理）數星期後再播種→春季即可開花
試題範例
1.有關於溫度對植物各項生理之影響，下列敘述何者錯誤？(A)溫度可影響小麥的呼吸速率，在40℃時呼吸速率最高 (B)不同植物生長所需的最適溫度不盡相同 (C)牽牛花和豆科植物的睡眠運動受溫度的影響 (D)溫度的高低並不影響光合作用 (E)春化作用時，植物感受低溫的部位是胚、種子和幼苗
【答案】(A)(B)(E)【詳解】(C)睡眠運動是受光刺激而引起膨壓改變所致 (D)溫度太低，光合作用效率亦下降
2.下列有關於春化素的敘述，何者正確？ (A)經由葉片產生 (B)將二年生植物的種子經低溫處理，可產生春化素 (C)主要功能是促使花芽開花 (D)吉貝素亦有替代春化素的功能 (E)春化素只有在春天的環境刺激才形成
【答案】(B)(D)【詳解】(A)由胚或分生組織受低溫刺激後形成 (C)可促使花芽的形成 (D)在低溫刺激下形成

焦點 8 影響植物的氣體（CO2、O2、乙烯）

CO2
(1)暗反應的原料：
jCO2濃度升高→暗反應酵素活性增加（對溫度的需求也提高）
kCO2濃度降低→暗反應酵素活性降低（對溫度的需求也降低）
(2)影響氣孔的開閉：
葉部細胞間隙內的CO2濃度升高→氣孔關閉
O2
缺氧→抑制細胞的生長和代謝
乙烯
(1)催熟果實，(2)與落葉有關
溫度與CO2對光合作用的影響：
A.飽和的CO2濃度
B.正常空氣的CO2濃度

焦點 9 水分對植物的影響
1.影響細胞內酵素活性
2.影響物質的代謝作用
3.促進種子萌發
4.維持細胞的膨壓
5.光反應的原料
6.缺水→氣孔關閉、葉片凋萎掉落