專技高考-植物診療師植物生理及生理障礙診斷與治療學114 年第 3 題單選題
植物光抑制(Photoinhibition)的產生原因及避免機制,下列敘述何者最適當?
A光抑制主要是由葉綠素分解引起,與電子傳遞鏈無關
B植物避免光抑制的最佳方法是減少葉片厚度,降低光合作用效率
C光抑制是因強光下電子傳遞鏈過量產生活性氧(Reactive oxygen species),造成光系統Ⅱ損傷正確答案
D多數植物沒有有效的機制來防止光抑制
C正確答案
強光下 PSⅡ 過量電子產生 ROS 造成 D1 蛋白損傷,即為光抑制。
為什麼答案是 C
正確。強光下光能超過光合作用利用量,電子傳遞鏈過載,產生超氧陰離子、單線態氧等 ROS,破壞 PSⅡ 的 D1 蛋白,即光抑制的標準定義。
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完整詳解
Pro · 無限重點 強光下 PSⅡ 過量電子產生 ROS 造成 D1 蛋白損傷,即為光抑制。
看到「活性氧 ROS + 光系統Ⅱ損傷」就選它,這是光抑制的標準定義。
逐選項分析
A✕
錯。光抑制核心機制正是電子傳遞鏈過載,尤其是 PSⅡ 的 D1 蛋白受損,而非葉綠素分解。葉綠素分解是後續或長期強光下的次級現象。
B✕ 陷阱
錯且荒謬。植物避免光抑制是透過葉黃素循環(xanthophyll cycle)、非光化學淬滅(NPQ)、葉片運動等,而非刻意降低光合效率。此為反向常識陷阱。
C✓ 正確
正確。強光下光能超過光合作用利用量,電子傳遞鏈過載,產生超氧陰離子、單線態氧等 ROS,破壞 PSⅡ 的 D1 蛋白,即光抑制的標準定義。
D✕
錯。植物具多種保護機制:葉黃素循環(zeaxanthin 消散熱能)、NPQ、抗氧化系統(SOD、APX、類胡蘿蔔素)、D1 蛋白快速修復循環、葉片運動等,絕非束手無策。
光抑制成因與避免機制
| 層面 | 機制 | 關鍵分子 | 作用 |
|---|
| 成因 | 電子傳遞鏈過載 | ROS(¹O₂、O₂⁻) | 破壞 D1 蛋白 |
| 熱能消散 | 葉黃素循環 / NPQ | Zeaxanthin | 將過剩光能轉熱 |
| 抗氧化 | 酵素清除 ROS | SOD、APX、類胡蘿蔔素 | 中和自由基 |
| 修復 | D1 蛋白快速周轉 | PSⅡ 修復循環 | 重建反應中心 |
| 形態 | 葉片運動 / 葉綠體移動 | 向光素 | 降低受光 |
B 選項用「減少葉片厚度、降低光合效率」當作保護方式,是把植物的精巧調節機制講成自我傷害。真實機制是「精準消散過剩能量」而非「整體降低效率」,看到反常識敘述就要警覺。