【繁體】3小時讀通植物學

從農業經濟實用角度切入
了解植物學原理，控制植物生長

柵狀組織、鬚根、乙烯、光週期性……115個關鍵字，進入植物學的世界！

植物學並不是一門枯燥的學問，從農業經濟學「利用」的角度切入，首先了解植物生存的機制，進而利用這些機制，轉而控制植物的生長，研究植物栽培的技術，呈現最新植物工廠科技。

植物學入門的第一本書，帶你走入植物奇妙的世界！

前言
第1章  向「植物的成長」學習
Section 1 向植物幼苗學習
1-1  「子葉」與「根」
1-2  「細胞」的發現與「細胞學說」
1-3  沒有骨骼卻能站立「細胞壁」
1-4  葉子綠色物質的真面目「葉綠素」
1-5  葉子的「吸收光譜」    
1-6  幼苗的「向性」
1-7  根的「正向重性（正向地性）」
1-8  使莖粗壯的「乙烯」
1-9  受到「接觸刺激」會開出漂亮的花
Section 2 植物生長的特性
1-10  「導管」與「篩管」
1-11  水分藉由「根壓」、「蒸散」、「內聚力」向上運輸    
1-12  莖的「徒長」受「光敏素」調控
1-13 「向光素」感應藍光
1-14  讓身體再生的「頂芽優勢」
COLUMN 1  先有種子還是先有植物？

第2章  向「光合作用」學習
Section1  認識光合作用
2-1  「光合作用」是什麼？
2-2  光合作用的「光反應曲線」
2-3  葉子的「柵狀組織」和「海綿組織」
2-4  妨礙二氧化碳吸收的「葉子界面層」
2-5  「溫室效應」與光合作用
2-6  進行光合作用的「葉綠體」
2-7  光合作用的「作用光譜」是什麼是什麼？
2-8  綠光的「繞道效應」
Section2  以光合作用機制來區分植物類型
2-9  光合作用的「限制因子」是二氧化碳
2-10  「C3植物」與「C4植物」
2-11  在晚上吸收二氧化碳的CAM型植物
2-12  「需水量」是什麼？
COLUMN 2  「芽菜」是什麼？    

第3章  向「花朵」學習
3-1  從「營養生長」轉換為「生殖生長」
3-2  「晝長」反應    
3-3  「光照處理」是什麼？
3-4  「光週期性」的發現
3-5「臨界夜長」精確度到15分鐘
3-6  「光中斷」是什麼？
3-7  產生花苞的「開花激素（開花荷爾蒙）」
3-8  控制開花的幕後推手「FT蛋白」
3-9  低溫促進「春化作用」
3-10  「抽薹」是什麼？
3-11  綻放花朵「吉貝素」和「乙烯」
3-12  形成花朵的「ABC模式」是什麼？
3-13  A、B、C基因群的突變
Section2  開花
3-14  花鐘與花的開閉運動
3-15  花苞的「傾性」與「生理時鐘」
3-16  花朵色彩「花色素苷」與「類胡蘿蔔素」
3-17  「自由基」與「抗氧化物」
3-18  透明無色的色素：「黃酮」與「黃酮醇」
COLUMN 3  吉貝素的發現

第4章  向「果實」學習
Section 1  從授粉到受精
4-1  「無性生殖」與「有性生殖」
4-2  「雌雄同株」與「雌雄異株」
4-3  花粉長出「花粉管」
4-4  引導花粉管的「輔細胞」
4-5  「雙重受精」是什麼？
4-6  「有胚乳種子」與「無胚乳種子」
4-7  「自交不親和性」與「人工授粉」
4-8  「嫁接」是什麼？
Section 2  果實與種子的形成
4-9  促進果實成熟的「乙烯」
4-10  變成「無籽」的「三倍體」
4-11  「單性結果（單性結實）」是什麼？
4-12  「四倍體」與「秋水仙素」
4-13  「純品系」與「對偶性狀」
4-14  「孟德爾遺傳法則」是什麼？
4-15  「顯性性狀」與「隱性性狀」的發現
COLUMN 4  維持菠菜新鮮度的存放方式
 
第5章  向植物的「生存策略」學習
Section 1  種子與芽的休眠及發芽
5-1  「發芽的3要素」是什麼？
5-2  「休眠」是什麼？
5-3  「光發芽種子」與「暗發芽種子」
5-4  「好光性種子」與「嫌光性種子」
5-5  感光物質：「光敏素」
5-6  「農用銀黑塑膠布」的效果
5-7  過冬的「低溫需求」
5-8  「變溫需求」是什麼？
5-9  「硬實種子」是什麼？
5-10  「去殼種子」是什麼？
5-11  受吉貝素誘導的「澱粉水解酶」
5-12  光敏素與吉貝素的關係是什麼？
5-13  會休眠的「休眠芽」
Section 2  向逆境挑戰
5-14  「地下莖」的蔓生
5-15  忍受寒冬的「簇生化」
5-16  「毒他物質」是什麼？
5-17  「芬多精」是什麼？
5-18  植物具有的「抗菌物質」
5-19  「植物抗菌素」是什麼？
5-20  以「有毒物質」來保護自身
5-21  既是毒也是藥的「秋水仙素」
Section 3  葉子的老化與落葉
5-22  黃葉是「類胡蘿蔔素」的顏色
5-23  楓紅是「花色素苷」的顏色
5-24  「落葉」是什麼？
5-25  「離層」的形成
5-26  「常綠」的機制
5-27  應用「凝固點下降」原理的常綠樹
5-28  「冬季低溫處理」是什麼？
Section 4  多樣化的生存方式
5-29  「食蟲植物」是什麼？
5-30  「蛋白質」是由「胺基酸」串連而成
5-31  「寄生植物」與「附生植物」
5-32  與眾不同的植物「 大王花」
5-33  「腐生植物」是什麼？

索引

名人推薦

輔仁大學理工學院生命科學系副教授兼系主任◎蘇睿智 審訂

1-5 葉子「吸收光譜」

葉子在暗處不是綠色的。所以並不是葉子本身會發著綠色的光。當照射到白光，葉子看起來才呈現綠色。

白光是由藍光、綠光、紅光三種顏色的光混合而成。為此，「為什麼葉子是綠色」，這個疑問，可以置換成以下更具體的問法：「為什麼葉子被藍光、綠光、紅光三種顏色的光混合而成的白光照射時，看起來會是綠色？」

葉子裡所含有的葉綠素有一個特性。是「一照白光會積極地吸收裡面的藍光和紅光，但不太吸收綠光」。不被葉綠素吸收的綠光，會被反射回去，或是穿過葉子。

由上方往下觀察照射白光的葉子，此時藍光和紅光會被葉子吸收，不會反射回去。因此不會進入上方觀察者的眼睛裡。所以葉子看起來不是藍色或紅色。相反地，綠光照射到葉子則會反射，進入上方觀察者的眼睛裡。所以葉子看起來是綠色的。

葉子由下往上看也是綠色的。照射葉子的白光裡所含的藍光和紅光，會被葉子吸收，不會向下穿過葉子。所以由下往上看，葉子也不會是藍色或紅色的。

反之，照射到葉子的綠光，有一部份沒有反射回去，而是進入葉子中，穿過葉子內部。因此，由下往上看時，綠光會從葉子跑出來進入觀察者的眼睛，所以葉子看起來是綠色的。說到底，不管由上面看或由下面看，葉子都是綠色的。

1-6 幼苗的「向性」

在照得到太陽的地方，種子一發芽，胚芽一定會向上生長。種子會在某個固定位置長出胚芽。但是，將小小顆的種子播到土裡面時，我們不會去考慮「胚芽會從種子的哪裡長出來？」也不會特意將未來長出胚芽的那個點朝上。

所以種子發芽的時候，長出胚芽的那個點會朝上或朝下不一定。即使如此，胚芽還是一定會向上生長。「為什麼胚芽會向上生長」，覺得很不可思議。

在日本國中小自然科教科書裡提過一個實驗，在全黑的箱子裡放入盆栽，然後在箱子側面鑽開一個小洞，讓光線可以從小洞照進去。箱子裡盆栽的莖桿會彎向光線進來的方向生長（參照1-13節圖）。所以，大家很容易想成「胚芽會向著來自上方的光源，朝上生長」，但事實上並不是這樣。胚芽在完全漆黑的環境下，也會向上生長。舉例來說，豆芽菜種在漆黑的箱子裡面，胚芽還是向上生長。另外，埋在土裡的種子發芽時，莖在完全黑暗的土壤中，仍然會朝土表面向上生長。

不管有沒有光線，胚芽都有分辨上下的能力。做個小實驗：將發芽的幼苗從土裡拔出來，水平橫放在漆黑的環境下。於是，過幾天莖頂會向上彎曲，開始朝上方生長。

然而並不是在任何地方做這個實驗都會得到一樣的結果。當在太空站等宇宙空間做這個實驗時，胚芽不會向上彎曲，只會朝水平方向生長。換句話說，在幾乎沒有重力的地方，胚芽並不會向上生長。

胚芽會感受重力而彎曲向上。重力是地球吸引物體的力量。植物受到刺激而改變生長方向，改變的方向會受到刺激方向所影響，這個特性稱為向性（tropism）。另外，一般說法，習慣將向性的刺激因子，標示在向性這個名詞前面。所以，若重力（地表）為刺激因子的情況，稱為向重性（向地性）（gravitropism）。

胚芽不會朝重力的方向生長，而是朝與重力相反的方向生長。所以會在「向」後面加「負」字，稱此現象為負向重性（負向地性）（negative gravitropism）。

1-11 「根壓」、「蒸散」、「內聚力」運輸水分

世界上最高的樹有115.5公尺高，相當於30多層樓的建築物高度。這棵樹是2006年9月發現於美國紅木國家公園的加洲紅杉。

根所吸收的水分一定要輸送到這麼高的樹木末梢的芽和葉。運輸水分的時候，根部會產生一股力量將水分向上推送，稱為根壓（root pressure）。將植物的莖或樹幹切斷後過一會兒，會有水珠累積在切口上。

在絲瓜生長旺盛的時期將莖部切斷，液體會從切口滲出來。此液體稱為「絲瓜水」，可當化妝水或是止咳藥。光是把莖切斷液體會滲出來的現象，是因為根部將莖部的液體往上推送的緣故。

從這個現象可以知道根部具有將水分向上推送的力量。這是根壓的力量。可是，光靠這股力量，不要說高大的植物了，水分連低矮植物的頂端也到達不了。

因此，葉子會藉由一種蒸散（transpiration）作用，將水以水蒸氣的形式散發至空氣中。所謂蒸散，是指水變成水蒸氣從葉子上的小孔排放出去的現象。葉子上佈有很多小孔，稱為氣孔（stoma）。從葉子蒸散的水分是來自根部所吸收的水，經由莖部中的導管運輸至葉子。導管中充滿著水分沒有氣泡。這樣的狀態下，水分子之間有強烈的鍵結而互相連在一起。這股讓水分子之間有著強烈鍵結的力量稱為內聚力（cohesion）。

導管往下連結至根部，往上連結至葉子的氣孔。導管中的水柱彼此有著強烈的鍵結沒有被氣泡中斷。因此，當水分變成水蒸氣從氣孔排至空氣時，還在導管中的水分會受排出的水分牽引而往上提拉上來。所以，水分從末梢葉子蒸散，底下的水分會上升上來。

這是植物供水至高處的機制。為了供水至地上的莖和枝幹末稍，必須要由葉子進行蒸散作用排出水分。