第 23 題
研究團隊探討不同環境條件下植物水分運輸的調控機制,設計下列實驗來觀察水分在植物體內的移動。下表為夜間與白天環境條件下,從植物根部、莖部到葉部的水勢(MPa)分佈:
| 部位 | 白天水勢 (Mpa) | 夜間水勢 (Mpa) |
|---|---|---|
| 葉部 | -1.2 | -0.4 |
| 莖部 | -0.8 | -0.3 |
| 根部皮層 | -0.5 | -0.2 |
| 根部中柱 | -0.6 | -0.4 |
| 實驗補充資訊: | ||
| 白天時植物持續進行光合作用,蒸散速率高。 | ||
| 夜間氣孔多為關閉狀態,蒸散速率極低。 | ||
| 在夜間,部分葉片觀察到水珠自葉緣排出的現象,稱為泌液現象(Guttation)。 | ||
| 根據上表與植物水分運輸機制,對白天與夜間水勢變化的解釋,下列何者最合理? |
A.白天根部之中柱水勢最低,有利於水從葉部逆流至根部儲存
B.夜間莖部水勢極低,顯示蒸散作用驅動水分自莖輸出至外界
C.白天葉部水勢極低,顯示蒸散作用拉動水分由根至葉移動✓ 官方正解
D.夜間根部水勢最低,顯示根壓促使水分從葉部排出
詳解
水分在植物體內的移動方向是由高水勢（數值較大、負值較小）流向低水勢（數值較小、負值較大）。
白天時，植物因旺盛的蒸散作用失去水分，使葉部產生極低的水勢（-1.2 MPa）。觀察表格數據，白天水勢分佈為根部皮層（-0.5 MPa）> 根部中柱（-0.6 MPa）> 莖部（-0.8 MPa）> 葉部（-1.2 MPa），形成連續的水勢梯度，藉由蒸散拉力驅動水分由根部一路向上運輸至葉部，故選項(C)正確。
對於其他選項： (A) 白天水勢最低的部位是葉部（-1.2 MPa）而非根部中柱，水分是順著水勢梯度自根部流向葉部，不會發生逆流。 (B) 夜間氣孔多為關閉狀態，蒸散作用極微弱，且夜間莖部水勢（-0.3 MPa）明顯高於白天（-0.8 MPa），並非極低。 (D) 夜間根部皮層的水勢（-0.2 MPa）為全株最高（負值最小），而非最低。正是因為根部水勢較高，水分得以持續進入根部並產生根壓，將水分向上推擠至葉部，進而造成泌液現象。