109 年 國立宜蘭大學園藝學系碩士班《園藝學（含植物學）》

本題主要探討園藝學的基本定義、範疇劃分以及其產業的重要性。

核心觀念：

• 園藝學的定義與範圍
• 園藝產業的經濟與社會價值

詳解：

1. 園藝 (Horticulture) 的定義：
園藝學（Horticulture）一詞源自拉丁文，"hortus" 意為花園，"colere" 意為耕作或栽培。廣義而言，園藝學是關於植物栽培的科學與藝術，主要關注與人類生活有直接關係的植物，包括觀賞植物、食用植物、藥用植物等。其核心在於透過技術和知識，提升植物的品質、產量與觀賞價值，以滿足人類在食物、美學、健康及環境方面的需求。

2. 園藝學的範疇分類：
園藝學是一門廣泛的學科，其範疇可依據植物的用途、栽培方式或研究重點進行分類，常見的分類方式包括：

• 蔬藝 (Olericulture)： 專門研究食用蔬菜的栽培、育種、病蟲害防治、採後處理等，如葉菜類、根菜類、果菜類等。
• 果藝 (Pomology)： 專門研究食用果樹的栽培、育種、修剪、施肥、病蟲害管理、採收與儲藏等，如落葉果樹（蘋果、梨）與常綠果樹（柑橘、芒果）。
• 花藝 (Floriculture)： 專門研究觀賞花卉的栽培、育種、繁殖、切花生產、盆栽植物、庭園景觀應用等，如玫瑰、菊花、蘭花、觀葉植物等。
• 造園學 (Landscape Horticulture / Ornamental Horticulture)： 專門研究樹木、灌木、草坪、地被植物等觀賞植物在景觀設計、建植、維護與管理，以及與建築、環境融合的應用，包括公園、庭園、公共空間的綠化。

本題考查植物賀爾蒙的知識，包含傳統五大賀爾蒙及其功能，以及近年來被發現的新興植物賀爾蒙。

核心觀念：

• 植物賀爾蒙的定義與作用
• 傳統五大植物賀爾蒙（生長素、吉貝素、細胞分裂素、離層酸、乙烯）的特性與功能
• 新興植物賀爾蒙的種類與潛在功能

詳解：

植物賀爾蒙（Plant hormones），又稱植物激素（Phytohormones），是植物體內由植物自身合成的，對植物生長、發育和生理反應有調節作用的有機化合物。它們通常以極低的濃度發揮作用，並可透過訊號傳遞機制影響目標細胞。

1. 傳統上認知的五大植物賀爾蒙及其功能：

• 生長素 (Auxin, IAA)：

  • 主要合成部位： 幼芽、幼葉、發育中的種子和果實。
  • 主要功能：
    • 促進細胞伸長（尤其是在莖部）。
    • 促進根的生長（但高濃度會抑制根的生長）。
    • 參與向光性、向地性等趨性運動。
    • 促進維管束分化。
    • 促進頂芽優勢（抑制側芽生長）。
    • 促進果實發育（單性結實）。

• 吉貝素 (Gibberellin, GA)：

  • 主要合成部位： 幼芽、幼葉、種子、根尖。
  • 主要功能：
    • 促進莖的伸長（對矮生品種效果明顯）。
    • 打破種子休眠，促進種子萌發。
    • 促進花芽形成（特定植物）。
    • 延緩衰老。
    • 促進果實增大（如無子葡萄）。

• 細胞分裂素 (Cytokinin, CK)：

  • 主要合成部位： 根尖，並運輸至植物體其他部位。
  • 主要功能：
    • 促進細胞分裂和分化。
    • 延緩葉片衰老。
    • 促進側芽生長（與生長素協同作用，調節頂芽優勢）。
    • 促進種子萌發（與吉貝素協同）。

• 離層酸 (Abscisic Acid, ABA)：

  • 主要合成部位： 葉片、種子、果實（尤其在衰老組織中）。
  • 主要功能：
    • 誘導和維持種子休眠。
    • 誘導氣孔關閉，抵抗逆境（如乾旱）。
    • 促進葉片和果實的衰老與離層。
    • 調節抗逆性。

• 乙烯 (Ethylene)：

  • 主要合成部位： 幾乎所有植物組織，尤其在成熟、衰老、受傷或壓力下的組織。
  • 主要功能：
    • 促進果實成熟（後熟作用）。
    • 促進花朵凋謝和葉片衰老。

本題旨在評估考生對植物營養繁殖（無性繁殖）方法的理解程度，包括常見方法的名稱與基本原理。

核心觀念：

• 營養繁殖（無性繁殖）的定義
• 常見的營養繁殖技術及其操作原理

詳解：

營養繁殖（Vegetative propagation），又稱無性繁殖（Asexual propagation），是指利用植物的營養器官（如根、莖、葉）或其特殊構造來繁殖後代的方法。其優點是能保持親本的優良性狀，繁殖速度快，且常可用於繁殖不易種子繁殖的植物。

常用的營養繁殖方法及其內容簡述：

1. 嫁接 (Grafting)：

   • 內容： 將一個植物體的枝條（砧木，scion）或芽（接穗，understock）連接到另一個植物體的根系或莖部（砧木，rootstock）上，使其癒合生長，成為一個單一的植株。
   • 原理： 透過砧木與接穗的形成層（cambium）接觸，促進癒傷組織（callus）形成，最終癒合為一個完整的導管系統，使養分和水分得以運輸。
   • 應用： 常用於果樹（如蘋果、柑橘）、玫瑰、觀賞樹木等，可改良品種、加速開花結果、克服土壤病害、改變植株形態。

2. 扦插 (Cutting)：

   • 內容： 從母株上剪取一段帶有芽的莖、葉或根，將其插入土壤或水中，使其生根發芽，形成新植株。
   • 原理： 扦插材料的芽能產生生長素，促進癒傷組織形成和不定根（adventitious roots）的發生。
   • 應用： 應用最廣泛的繁殖方法之一，適用於許多草本及木本植物，如玫瑰、菊花、草莓、葡萄、觀葉植物等。

3. 壓條 (Layering)：

   • 內容： 在母株上，使莖的某一部分（通常是匍匐莖或枝條）與母株保持連接，同時誘使其在此部分產生不定根，待生根後再將其與母株分離，成為獨立的新植株。
   • 原理： 透過環剝、彎曲或埋土等方式，改變莖段的生長環境，促進不定根的發生。

本題主要探討預冷（Precooling）在農產品採後處理中的應用，包括其定義、目的、方法及優缺點。

核心觀念：

• 預冷的定義與重要性
• 預冷的目的與作用機制
• 不同的預冷技術及其適用性

詳解：

1. 何謂預冷 (Precooling)？
預冷是指農產品（尤其是有機的、易腐的園產品，如水果、蔬菜、花卉）在採收後、進入儲藏或運輸前，利用各種技術快速降低其內部溫度，使其盡快達到適宜儲藏的低溫狀態的過程。這是一種重要的採後處理技術，旨在延長產品的貨架期並維持其品質。

2. 預冷的目的為何？
預冷的主要目的是：

• 減緩呼吸作用： 農產品採收後仍是活的生物體，會持續進行呼吸作用，消耗儲藏物質並產生熱量、二氧化碳和水分。低溫能顯著降低呼吸速率，從而減緩有機物質的消耗，延長保鮮期。
• 抑制乙烯產生與作用： 許多蔬果在採後會產生乙烯，加速成熟、衰老和後熟。低溫可以抑制乙烯的產生和其對組織的作用，延緩成熟過程。
• 延緩水分散失： 低溫有助於降低蒸散速率，減少水分散失，維持產品的新鮮度和脆度，防止萎蔫。
• 抑制微生物生長： 低溫能顯著減緩細菌、黴菌等腐敗微生物的生長和繁殖，降低產品腐敗的風險。
• 延緩生理病害發生： 某些生理障礙（如凍傷、軟化）與溫度密切相關，適當的預冷有助於預防或延緩這些病害的發生。
• 保持產品品質： 透過上述機制，預冷能有效保持產品的色澤、風味、質地、營養成分及外觀，使其在儲運過程中更能接近採收時的品質。

3. 預冷的方法有哪些？

預冷方法主要根據降溫介質和方式的不同而分類：

• 強制空氣預冷 (Forced-air Precooling)：

  • 原理： 利用風扇將冷空氣高速吹過農產品，帶走產品的熱量。通常將產品裝入包裝箱，箱子留有通風孔，以便冷空氣能穿透整個貨物堆。
  • 優點： 降溫速度快，適用於大多數包裝好的水果、蔬菜、花卉。成本相對較低，易於大規模操作。
  • 缺點： 降溫不均勻是主要挑戰，易造成產品表面乾燥或部分區域降溫不足。需要良好的包裝設計（通風孔）。

• 水冷預冷 (Hydrocooling)：

  • 原理： 將農產品浸泡在低溫（通常是 0-4°C）的循環水中，或用低溫水淋洗產品。
  • 優點： 降溫速度非常快，效率高，且水有助於清洗產品表面的污垢和微生物，並能補充產品水分，減少乾燥。
  • 缺點： 不適用於不耐水的產品（如某些漿果、蕈類），可能增加產品感染病菌的風險（若水未消毒），需要大量的水資源。

• 真空預冷 (Vacuum Precooling)：

  • 原理： 將產品置於密閉的真空艙內，降低艙內壓力。由於水的蒸發會吸熱，產品表面的水分在低壓下快速蒸發，從而帶走產品的熱量，快速降溫。
  • 優點： 降溫速度極快，尤其適用於葉菜類等表面積大、蒸散容易的產品。降溫均勻，且能同時去除部分表面水分。
  • 缺點： 設備成本高，能耗大。不適用於含水量較低的產品或易失水萎蔫的產品。

• 冷藏庫預冷 (Room Precooling)：

  • 原理： 將產品直接放入預冷的冷藏庫中，利用冷藏庫的製冷系統進行降溫。
  • 優點： 操作簡單，對設備要求不高。
  • 缺點： 降溫速度最慢，效率最低，通常作為其他預冷方式的補充或用於小批量產品。

• 冰浴預冷 (Ice-bank Cooling / Top Icing)：

  • 原理： 在包裝內或包裝上方添加冰塊（片冰、碎冰），利用冰的融化吸熱來降低產品溫度。
  • 優點： 簡單易行，成本較低，能有效降溫並補充水分。
  • 缺點： 冰的消耗量大，融化後的水可能導致包裝潮濕，增加微生物生長風險。適用於特定產品（如結球生菜、花椰菜）。

4. 比較優缺點：

本題旨在探討園產品加工的目的及其常用的加工方法。

核心觀念：

• 園產品加工的必要性與多重效益
• 主要的園產品加工技術與原理

詳解：

園產品加工（Processing of horticultural products）是指利用各種物理、化學或生物學方法，對新鮮的園產品（如水果、蔬菜、花卉、香辛料等）進行處理，以改變其形態、性質、延長保存期限、提高附加價值或賦予新用途的過程。

1. 園產品加工的目的：

園產品加工的主要目的有多方面，涵蓋了經濟、社會和技術層面：

• 延長保存期限 (Extended Shelf Life)： 新鮮園產品易腐敗，加工可以通過殺滅微生物、抑制酶活性、改變水分活度等方式，顯著延長產品的貨架期，便於儲藏和運輸，減少損耗。
• 提高附加價值 (Increased Added Value)： 新鮮產品的市場價格波動較大，加工後可製成多種高附加值的產品（如果汁、果醬、罐頭、冷凍蔬菜、乾燥香料、精油），提升產品的經濟效益。
• 便利性與多樣化 (Convenience and Diversification)： 加工產品通常更方便食用和烹調，滿足現代人快節奏生活的需求。同時，加工可以將單一的農產品轉化為多樣化的食品或非食品，豐富消費者的選擇。
• 利用非商品化部分 (Utilization of Non-marketable Portions)： 在採收和初級處理過程中，常會產生規格不符、輕微損傷或部分不被新鮮市場接受的部分。加工可以將這些部分轉化為有價值的產品，提高資源利用率，減少浪費（如果皮、果核、邊角料）。
• 改善營養價值或賦予新營養 (Enhanced Nutritional Value or Fortification)： 某些加工過程可以濃縮營養成分（如維生素C在果汁中），或通過添加額外營養素（如維生素、礦物質）來強化產品的營養功能。
• 改變感官特性 (Altered Sensory Properties)： 加工可以改變產品的風味、質地、色澤、香氣，使其更符合特定消費者的喜好，或創造出獨特風味的產品。
• 生產工業原料 (Production of Industrial Raw Materials)： 某些園產品加工後可作為其他工業的原料，如水果製成的果膠、蔬菜提取的色素、花卉提取的精油用於化妝品和香料工業。
• 季節性產品的周年供應 (Year-round Supply of Seasonal Products)： 加工技術（如冷凍、罐藏）使得季節性產的園產品能夠在非產季時供應市場，確保市場的穩定性。

2. 園產品加工的方式（技術）：

園產品加工的方式多樣，通常需要根據產品的特性和期望的最終產品來選擇：

• 熱加工 (Thermal Processing)：
  • 殺菌 (Sterilization) / 巴氏殺菌 (Pasteurization)： 利用高溫（如罐頭殺菌）或中溫（如巴氏殺菌）處理，殺滅或抑制微生物，鈍化酶活性，延長保存期。
  • 烹調 (Cooking) / 烘烤 (Baking) / 蒸煮 (Steaming) / 油炸 (Frying)： 改變產品的質地、風味和質地，如製作果醬、蔬菜乾、薯片。
  • 濃縮 (Concentration)： 通過加熱蒸發水分，提高固形物含量，如濃縮果汁。

本題主要探討生物技術在園藝產業中的應用。

核心觀念：

• 生物技術在園藝領域的廣泛應用
• 具體技術（如組織培養、基因工程、分子標記）在作物育種、生產和改良中的作用

詳解：

生物技術（Biotechnology）是指利用生物體（包括微生物、動植物細胞）或其組成部分（如基因、蛋白質）來製造或改變產品，或改良動植物品種，或開發特定應用技術的過程。在園藝產業中，生物技術的應用極為廣泛且具有革命性，主要體現在以下幾個方面：

1. 作物育種與改良 (Crop Breeding and Improvement)：

• 組織培養 (Tissue Culture) / 離體培養 (Micropropagation)：

  • 應用： 大規模、快速繁殖優良品種，特別是對於種子繁殖困難、繁殖係數低或雜交育種後代性狀不穩定的園藝作物。例如，蘭花、草莓、馬鈴薯、觀葉植物、果樹等。
  • 優點： 可獲得大量無病毒、性狀一致的種苗；可縮短育種世代，加速新品種的推出。
  • 應用於變異誘導： 在組織培養過程中，通過特定處理（如添加誘導劑、輻射），可誘導出新的變異，篩選出有價值的變異株用於育種。

• 基因工程 (Genetic Engineering) / 轉基因技術 (Transgenic Technology)：

  • 應用： 將外源基因導入園藝作物，使其獲得新的優良性狀。
  • 實例：
    • 抗病性： 導入抵抗特定病原菌（如病毒、細菌、真菌）的基因，提高作物對病害的抗性，減少農藥使用。例如，抗病毒的番茄、馬鈴薯。
    • 抗蟲性： 導入蘇力菌 (Bt) 基因，使作物自身產生殺蟲蛋白，抵抗害蟲。例如，抗玉米螟的玉米。
    • 抗除草劑性： 導入抗特定除草劑的基因，使農民可以噴灑除草劑殺滅雜草，而不傷害作物。例如，抗草甘膦的大豆、玉米。
    • 抗逆性： 提高作物對非生物逆境（如乾旱、鹽鹼、高溫、低溫）的耐受性。
    • 改善品質： 改變產品的營養成分（如提高維生素含量、改變脂肪酸組成）、延長保鮮期（如延緩成熟、抑制褐變）、改善風味或色澤。例如，延緩後熟的番茄（Flavr Savr tomato）。
    • 生產特殊物質： 培育能夠生產疫苗、藥物或工業原料的「生物反應器」作物。

• 分子標記輔助育種 (Marker-Assisted Selection, MAS)：

  • 應用： 利用DNA分子標記（如SSR, SNP）與目標性狀（如抗病、產量、品質）緊密關聯，在早期階段篩選出帶有優良基因的幼苗，從而大大縮短育種週期，