115 年 國立臺灣大學生命科學研究所《植物學》

此題考驗的是生物分類學中關於系統發生學（phylogeny）的術語定義，特別是對於群體的演化來源的描述。

核心觀念：

• 單系群 (Monophyletic group)： 一個演化支，包含共同祖先及其所有後代。
• 並系群 (Paraphyletic group)： 一個演化支，包含共同祖先及其部分後代，但排除了一部分後代。
• 多系群 (Polyphyletic group)： 一個群體，其成員沒有一個共同的最近祖先，而是從兩個或兩個以上的祖先群體中演化出來的。
• 系統發生學 (Phylogenetic)： 研究生物演化歷史和親緣關係的學科。
• 兩棲演化群 (Amphiphyletic)： 此術語較不常用，有時用於描述一個包含兩個不相關但有共同祖先的群體的組合。

此題考驗對「次級內共生 (secondary endosymbiosis)」的理解。

核心觀念：

• 內共生學說 (Endosymbiotic theory)： 認為真核細胞中的某些胞器（如粒線體和葉綠體）是由原核生物被較大的宿主細胞吞噬後，經過長期的共生演化而來的。
• 初級內共生 (Primary endosymbiosis)： 指一個真核細胞直接吞噬了一個原核生物（例如藍綠菌）並使其演化成葉綠體。這是植物和藻類葉綠體的來源。
• 次級內共生 (Secondary endosymbiosis)： 指一個已經擁有葉綠體的真核細胞（例如一個紅藻或綠藻），又被另一個真核細胞吞噬，而這個被吞噬的細胞中的葉綠體（或整個藻類細胞）繼續在宿主細胞內生存並進行光合作用。

此題考驗對不同藻類類群的形態特徵，特別是導管狀結構的了解。

核心觀念：

• 篩管元素 (Sieve-element)： 是植物維管束中運輸醣類（蔗糖）的主要細胞，通常是長條形，細胞壁薄，兩端有篩板，沒有細胞核和液泡。
• 藻類的導管狀結構： 某些較高等的藻類，為了更有效地運輸光合產物，演化出了類似植物篩管元素的結構。

解題過程：
題目詢問哪個藻類群體擁有類似篩管元素的導管細胞。

• A. 綠藻 (Green algae)：通常構造較為簡單，沒有高度分化的導管結構。

此題考驗對紅藻 (Red algae) 與綠藻 (Green algae) 在光合色素和儲存物質上的主要區別。

核心觀念：

• 光合色素 (Photosynthetic pigments)： 包括葉綠素 (chlorophyll) 和類胡蘿蔔素 (carotenoids)，以及輔助色素 (accessory pigments)。
• 葉綠素種類： 植物和綠藻主要有葉綠素 a 和葉綠素 b。紅藻主要有葉綠素 a，但缺乏葉綠素 b。
• 輔助色素： 紅藻具有獨特的藻紅素 (phycoerythrin) 和藻藍素 (phycocyanin)，這些色素能吸收綠光和藍綠光，並將能量傳遞給葉綠素 a，這也是紅藻能在較深水域生存的原因。綠藻則有類胡蘿蔔素。
• 儲存碳水化合物： 綠藻主要儲存澱粉 (starch)。紅藻主要儲存紅藻澱粉 (floridean starch)，其結構與植物澱粉類似，但儲存於細胞質中而非葉綠體內。
• 細胞壁成分： 綠藻細胞壁通常含有纖維素 (cellulose)。

此題考驗對真菌（Fungi）生命週期中，雙核期 (dikaryotic stage) 形成的過程。

核心觀念：

• 真菌的生命週期： 許多真菌的生命週期包含單核期 (monokaryotic stage) 和雙核期 (dikaryotic stage)。
• 質配 (Plasmogamy)： 兩個單倍體菌絲的細胞質融合，但細胞核尚未融合。此時，一個細胞內同時存在兩個來自不同親代的單倍體細胞核，這種狀態稱為雙核期 (n+n)。
• 核配 (Karyogamy)： 兩個單倍體細胞核融合，形成一個二倍體合子核 (2n)。
• 減數分裂 (Meiosis)： 二倍體合子核進行減數分裂，產生單倍體孢子 (n)。

此題考驗對子囊菌 (Ascomycetes) 生命週期中，減數分裂發生的位置。

核心觀念：

• 子囊菌 (Ascomycetes)： 是真菌的一個大門，其特徵是產生一種稱為「子囊 (ascus)」的結構，在子囊內進行減數分裂產生子囊孢子 (ascospores)。
• 子囊 (Ascus)： 是子囊菌特有的生殖結構，通常是袋狀，內含減數分裂產生的八個單倍體子囊孢子。
• 孢子囊 (Sporangium)： 是產生孢子的囊狀結構，常見於藻類、真菌（如壺菌、接合菌）和植物的配子體或孢子體。
• 分生孢子 (Conidium)： 是子囊菌和擔子菌進行無性生殖時產生的孢子，通常由分生孢子柄 (conidiophore) 產生。
• 分生孢子柄 (Conidiophore)： 是產生分生孢子的柄。

此題考驗對地衣 (lichen) 生物學定義的理解。

核心觀念：

• 地衣 (Lichen)： 地衣並非單一生物，而是由兩種或更多種不同的生物組成的共生體。
• 共生關係 (Symbiotic relationship)： 不同物種的生物之間形成的緊密且長期的相互關係。
• 地衣的組成： 地衣最常見的組成是真菌 (fungus) 和藻類 (alga) 或藍綠菌 (cyanobacteria)。真菌提供結構支持、水分和礦物質，而藻類或藍綠菌則進行光合作用，提供營養。

解題過程：
題目詢問地衣是由哪兩種生物組成的共生關係。

• A. 真菌和苔蘚 (A fungus and a moss)：苔蘚是植物，雖然有些共生關係涉及真菌和植物，但

此題考驗對植物世代交替 (alternation of generations) 在陸地植物演化中的優勢。

核心觀念：

• 世代交替 (Alternation of generations)： 植物生命週期中，單倍體配子體 (gametophyte) 和二倍體孢子體 (sporophyte) 兩個世代的交替出現。
• 陸地植物的演化： 隨著植物從水生環境演化到陸地，面臨著乾燥、重力、紫外線等挑戰。
• 配子體 (Gametophyte)： 產生配子（如精子和卵）的單倍體世代。
• 孢子體 (Sporophyte)： 產生孢子（通常是單倍體）的二倍體世代。
• 配子 (Gamete)： 參與有性生殖的單倍體細胞。
• 孢子 (Spore)： 能夠獨立生長為新個體的單倍體細胞，通常由減數分裂產生。

解題過程：
題目詢問世代交替為陸地植物帶來的優勢。

• A. 允許配子移動 (Allows mobility for gametes)：在許多陸地植物（如苔蘚、蕨類）中，雄配子（精子）的移動仍依賴水分，並非世代交替本身帶來的優勢，而是植物演化出的適應。種子植物則演化出更獨立的配子傳播方式。

此題考驗對苔蘚植物 (bryophytes) 和維管束植物 (vascular plants) 在生命週期中，配子體 (gametophyte) 和孢子體 (sporophyte) 的相對優勢 (dominance) 的區別。

核心觀念：

• 苔蘚植物 (Bryophytes)： 包括苔蘚 (mosses)、地錢 (liverworts) 和角苔 (hornworts)。它們是較原始的陸地植物，缺乏真正的根、莖、葉和維管束。
• 維管束植物 (Vascular plants)： 包括蕨類、裸子植物和被子植物。它們擁有真正的根、莖、葉以及發達的維管束（木質部和韌皮部）。
• 配子體優勢 (Dominant gametophyte)： 配子體是生命週期中獨立生存、體型較大、壽命較長的世代。
• 孢子體優勢 (Dominant sporophyte)： 孢子體是生命週期中獨立生存、體型較大、壽命較長的世代。
• 世代交替 (Alternation of generations)： 單倍體配子體和二倍體孢子體的交替。

解題過程：
題目詢問什麼特徵最好地區分苔蘚植物與維管束植物的生命週期優勢。

• A. 苔蘚植物擁有優勢的孢子體並帶有維管組織 (Bryophytes possess a dominant sporophyte wi

此題考驗對植物演化史的了解，特別是維管束（木質部和韌皮部）的起源。

核心觀念：

• 維管束 (Vascular tissues)： 包括木質部 (xylem) 和韌皮部 (phloem)，是植物體內運輸水分、礦物質和有機養分（醣類）的專門管道。
• 植物演化階段：
  • 藻類 (Algae)：沒有維管束。
  • 苔蘚植物 (Bryophytes)：沒有真正的維管束，只有一些原始的導管狀細胞。
  • 蕨類植物 (Pteridophytes)：包括石松類 (Lycophytes)、楔葉類 (Sphenophytes) 和蕨類 (Ferns)。它們是第一批演化出真正維管束的植物。

此題考驗對種子 (seed) 在植物演化中的主要優勢的理解。

核心觀念：

• 種子 (Seed)： 是裸子植物和被子植物的繁殖結構，包含胚胎、胚乳（或子葉儲存的養分）和種皮。
• 植物演化中的挑戰： 陸地植物面臨的主要挑戰包括需要水來繁殖、胚胎的保護和養分供應。
• 種子的演化意義： 種子是植物從水生環境成功邁向完全陸生生活的重要關鍵。

解題過程：
題目詢問種子的主要演化優勢是什麼。

• A. 消除對水的需求 (Eliminate the need for water)：這是不正確的。雖然種子植物的配子體退化，且有性生殖過程（如授粉）不再絕對依賴水作為介質，但種子萌發和早期胚胎發育仍然需要水分。種子只是減少了對外部水的依賴，而不是完全消除。
• B. 允許胚胎保護和散佈 (Allow embryo protection and dispersal)：這是種子最核心的演化優勢。

此題考驗對植物成功登陸（colonize terrestrial habitats）的關鍵演化創新。

核心觀念：

• 陸地環境的挑戰： 與水生環境相比，陸地環境乾燥、重力作用、紫外線輻射強、需要支持結構等。
• 植物的陸地適應： 植物為了適應陸地環境，演化出了一系列結構和生理上的創新。
• 角質層 (Cuticle)： 覆蓋在植物地上部分表皮上的一層蠟質，能有效防止水分蒸散，減少失水。
• 氣孔 (Stomata)： 存在於表皮細胞中的孔隙，由保衛細胞控制開閉，用於氣體交換（二氧化碳進入，氧氣和水蒸氣排出）。
• 世代交替 (Alternation of generations)： 雖然對植物適應陸地很重要，但它主要影響生殖和生命週期策略，而非直接解決乾燥問題。
• 鞭毛狀精子 (Flagellated sperm)： 這是水生或半水生環境的特徵，需要水作為介質才能游動。在乾燥的陸地環境，這是一個限制，而非幫助登陸的創新。

核心觀念

本題考查光合作用中 Calvin cycle（卡爾文循環） 的反應方向，以及它與光反應的區別。

Calvin cycle 位於葉綠體基質，主要分為三階段：

1. 碳固定：$CO_2$ 與 RuBP 結合，形成 3-PGA。
2. 還原作用：利用 ATP 與 NADPH，將 3-PGA 還原為 G3P。
3. RuBP 再生：消耗 ATP，使部分 G3P 再生成 RuBP。

因此，Calvin cycle 的主要反應物是：

• $CO_2$
• ATP
• NADPH

主要產物則包括：

• G3P（三碳糖磷酸）
• ADP
• NADP$^+$
• 無機磷酸 $P_i$

G3P 可離開循環，經後續反應合成葡萄糖、蔗糖或澱粉。因此在基礎考題中，常將「葡萄糖」視為 Calvin cycle 所產生的糖類終產物；嚴格而言，循環直接產生的是 G3P，而不是葡萄糖。

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解題方法

判斷各選項中的分子是 Calvin cycle 的「輸入」還是「輸出」：

• ATP 與 NADPH：由光反應產生，供 Calvin cycle 消耗。
• $CO_2$：由 Calvin cycle 固定，屬於輸入物。
• ADP 與 NADP$^+$：ATP 和 NADPH 被使用後形成，屬於輸出物。
• 葡萄糖：由 Calvin cycle 產生的 G3P 後續合成，代表糖類產物。

所以符合題目設定的選項為 A。

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選項分析

A. glucose, ADP, NADP$^+$

核心觀念

本題考查「葉型」與「莖中柱構造」的演化及形態對應關係。

• 小葉（microphyll）：葉脈通常只有一條，不具葉隙（leaf gap），是石松類植物的典型葉。
• 大葉（megaphyll）：葉脈系統較複雜，葉跡進入莖部時通常會形成葉隙，常見於蕨類植物及種子植物。
• 原生中柱（protostele）：莖中央由木質部實心占據，外圍為韌皮部，沒有中央髓部。
• 小葉的葉跡不形成葉隙，因此通常與原生中柱相伴。

解題方法

判斷本題可由「小葉是否形成葉隙」切入：

$$\text{小葉} \longrightarrow \text{無葉隙} \longrightarrow \text{原生中柱}$$

石松類植物具有小葉，其莖的維管柱多為原生中柱。相對地，大葉植物的葉跡通常會造成葉隙，常與管狀中柱、網狀中柱或真中柱等較複雜的中柱型態相關。

因此，Microphylls typically associated with Protostele。

選項分析

A. Eustele

錯誤。
真中柱（eustele）是種子植物莖部常見的中柱類型，維管束通常排列成環狀，中央具有髓部。它主要與大葉植物及種子植物相關，不是小葉的典型對應構造。

此題考驗對植物營養元素（特別是氮）在植物體內運輸和利用的特性，以及缺乏症狀的表現。

核心觀念：

• 植物必需營養元素： 植物生長發育需要多種礦質營養元素。
• 元素的移動性 (Mobility)： 礦質營養元素在植物體內可以分為移動性元素 (mobile elements) 和非移動性元素 (immobile elements)。
  • 移動性元素： 可以在韌皮部 (phloem) 中運輸，並能從老組織重新分配 (reallocate) 到生長活躍的新組織。常見的移動性元素包括氮 (N)、磷 (P)、鉀 (K)、鎂 (Mg) 等。
  • 非移動性元素： 在木質部 (xylem) 中運輸，但一旦進入植物體，就難以在韌皮部中運輸，且不易從老組織轉移到新組織。常見的非移動性元素包括鈣 (Ca)、硫 (S)、鐵 (Fe)、錳 (Mn) 等。
• 缺乏症狀的表現：
  • 移動性元素的缺乏症狀，會首先出現在老葉片上，因為植物會將體內儲存的該元素從老葉轉移到生長中的新葉，以優先供應新生組織。

此題考驗對被子植物 (angiosperm) 花朵結構的知識。

核心觀念：

• 被子植物 (Angiosperm)： 開花植物，其種子被果皮包覆。
• 花的構造 (Flower structure)： 花是植物的繁殖器官，通常由花萼 (calyx)、花冠 (corolla)、雄蕊 (androecium) 和雌蕊 (gynoecium) 組成。
  • 雄蕊 (Stamen)： 雄性生殖器官，由花藥 (anther) 和花絲 (filament) 組成，產生花粉。
  • 雌蕊 (Pistil/Carpel)： 雌性生殖器官，通常由柱頭 (stigma)、花柱 (style) 和子房 (ovary) 組成。一個雌蕊可能由一個或多個心皮 (carpel) 構成。

此題考驗對葉綠素 (chlorophyll) 分子結構及其在光合作用中作用的理解。

核心觀念：

• 葉綠素 (Chlorophyll)： 是植物、藻類和藍綠菌中主要的 fotosynthetic pigment (光合色素)，能夠吸收光能。
• 葉綠素的化學結構： 葉綠素是一種大分子，其核心是一個卟啉環 (porphyrin ring)。
• 卟啉環的結構： 卟啉環的中心是一個金屬離子，與四個氮原子配位。
• 葉綠素中的金屬離子： 在葉綠素分子中，中心的金屬離子是鎂離子 ($Mg^{2+}$)。
• 葉綠素的功能： 葉綠素吸收光能，並將能量傳遞給光合作用反應中心，啟動光合作用過程。
• 其他礦質元素的角色：
  • 鐵 (Iron)：是細胞色素 (cytochromes) 和鐵氧還蛋白 (ferredoxin) 的組成部分，這些都參與電子傳遞鏈。
  • 氮 (Nitrogen)：是葉綠素、胺基酸、蛋白質、核酸等重要有機物的組成部分。

此題考驗對水勢 (water potential, Ψw) 的定義和組成成分的理解。

核心觀念：

• 水勢 (Water potential, Ψw)： 是衡量水分子在特定環境中移動的趨勢的指標。水總是從水勢較高的地方流向水勢較低的地方。
• 水勢的組成： 水勢受多種勢能影響，其中最主要的兩個成分是：
  • 壓力勢 (Pressure potential, Ψp)： 也稱為膨壓 (turgor potential)。它是由於水的壓力（例如細胞壁對水的推力）引起的勢能。在開放系統中（如水溶液表面），壓力勢通常為零；在植物細胞中，膨壓是重要的壓力勢來源。
  • 溶質勢 (Solute potential, Ψs)： 也稱為滲透勢 (osmotic potential)。它是由於溶液中溶質的存在而降低水勢引起的勢能。溶質越多，溶質勢越負。
• 其他影響水勢的因素：
  • 基質勢 (Matrix potential, Ψm)： 由水與固體表面（如土壤顆粒、細胞壁）之間的吸附力引起，在土壤和植物組織中很重要。

此題考驗對凱氏帶 (Casparian strip) 的結構、位置和功能的理解。

核心觀念：

• 凱氏帶 (Casparian strip)： 存在於植物根部內皮層 (endodermis) 細胞的徑向壁和切向壁上。它是由疏水性的木栓質 (suberin) 和/或木質素 (lignin) 構成的環狀帶。
• 內皮層 (Endodermis)： 是根部皮層 (cortex) 和中柱 (stele) 之間的一層細胞。
• 水分運輸途徑：
  • 共質體運輸 (Symplastic pathway)： 水分通過細胞質之間的質體連接 (plasmodesmata) 在細胞間運輸。
  • 外質體運輸 (Apoplastic pathway)： 水分沿著細胞壁和細胞間隙運輸。
• 凱氏帶的作用： 凱氏帶的疏水性阻擋了水分和溶質在外質體運輸中直接進入中柱。

此題考驗對韌皮部運輸（壓力流假說，pressure-flow hypothesis）機制的理解。

核心觀念：

• 韌皮部運輸 (Phloem transport)： 指植物韌皮部中，將光合作用產生的醣類（主要是蔗糖）從篩管元素 (sieve-element) 運輸到儲存器官或生長點的過程。
• 壓力流假說 (Pressure-flow hypothesis)： 也稱為質量流假說 (mass flow hypothesis)，是目前廣泛接受的韌皮部運輸機制。
  • 來源 (Source)： 光合作用旺盛的部位（如成熟葉片），將蔗糖主動載入篩管元素，提高篩管內的溶質勢和水勢，水分從周圍木質部滲透進入篩管，導致篩管內壓力升高。
  • ** P (Sink)：** 蔗糖被利用或儲存的部位（如根、果實、種子、生長點），將蔗糖從篩管元素主動運出，降低篩管內的溶質勢和水勢，水分隨之滲出篩管，導致篩管內壓力降低。
  • 驅動力： 來源和 P 之間存在的壓力梯度（篩管內壓力差異）驅動蔗糖溶液沿篩管定向流動。

此題考驗對景天酸代謝 (Crassulacean Acid Metabolism, CAM) 植物的碳固定特徵。

核心觀念：

• CAM 植物： 為了適應乾旱或高溫環境，CAM 植物演化出了特殊的碳固定途徑。
• CAM 植物的特點：
  • 氣孔運動： 在夜間，當溫度較低、濕度較高時，氣孔打開，吸收 $CO_2$。
  • 夜間碳固定 (Phase I)： 吸收的 $CO_2$ 被 PEP carboxylase (磷酸烯醇丙酮酸羧化酶) 固定，形成草醯乙酸 (oxaloacetate)，然後轉化為蘋果酸 (malate) 或其他有機酸。這些有機酸儲存在液泡中。
  • 日間碳固定 (Phase II)： 在白天，當氣孔關閉以減少水分散失時，儲存在液泡中的有機酸被釋放出來，脫羧 (decarboxylation)，釋放出 $CO_2$。這些 $CO_2$ 在葉肉細胞的葉綠體基質中，通過卡爾文循環（由 Rubisco 催化）被進一步固定，合成糖類。
• Rubisco： 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase)，是卡爾文循環中的關鍵酶，在 $CO_2$ 固定中起作用。
• PEP carboxylase： 磷酸烯醇丙酮酸羧化酶，在 CAM 和 C4 植物中催化 $CO_2$ 的初步固定。

此題考驗對光呼吸 (photorespiration) 的影響因素的理解。

核心觀念：

• 光呼吸 (Photorespiration)： 是植物（尤其是 C3 植物）在光照和有氧條件下，Rubisco 酶同時作為羧化酶 (carboxylase) 和加氧酶 (oxygenase) 的兩種活性所導致的一種代謝途徑。
  • 羧化 (Carboxylation)： Rubisco 催化 RuBP 與 $CO_2$ 反應，生成兩分子 PGA，這是卡爾文循環的起始。
  • 加氧 (Oxygenation)： Rubisco 催化 RuBP 與 $O_2$ 反應，生成一分子 PGA 和一分子磷酸乙醇酸 (phosphoglycolate)。磷酸乙醇酸隨後經過一系列複雜的代謝途徑，最終消耗 ATP 並釋放 $CO_2$ 和 $NH_3$，此過程稱為光呼吸。
• 影響光呼吸的因素：
  • $CO_2$ 和 $O_2$ 的相對濃度： 當細胞內 $CO_2$ 濃度相對較低，而 $O_2$ 濃度相對較高時，Rubisco 酶更容易與 $O_2$ 結合，增加加氧反應的比例，從而提高光呼吸速率。

此題考驗對植物中「來源-庫」關係 (source-sink relationships) 的理解。

核心觀念：

• 來源 (Source)： 指進行光合作用並產生可溶性糖（如蔗糖）的器官，通常是成熟的葉片。
• 庫 (Sink)： 指消耗或儲存糖類的器官，如根、果實、種子、生長點（頂芽、側芽）、儲藏器官（如塊莖、球莖）等。
• 來源-庫關係： 指糖類從來源器官運輸到庫器官的過程。這種運輸是動態的，並且受多種因素影響。
• 影響運輸的主要因素：
  • 來源的產量： 光合作用的速率和葉片的大小。
  • 庫的強度 (Sink strength)： 庫的強度是決定糖類運輸方向和速率的關鍵因素。庫的強度取決於：
    • 庫的大小： 庫器官的體積或生長速率。
    • 庫的需求： 庫器官對糖類的消耗速率（如生長、呼吸、儲存）。
  • 運輸距離： 來源和庫之間的距離。

此題考驗對生長素 (gibberellin, GA) 在植物生長中的分子機制，特別是莖伸長的作用。

核心觀念：

• 赤黴素 (Gibberellin, GA)： 是一類重要的植物激素，在植物的生長發育中扮演多種角色，包括促進莖伸長、種子萌發、開花等。
• 莖伸長機制： 植物莖的伸長主要通過兩種方式：
  • 細胞分裂 (Cell division)： 在分生組織（如頂端分生組織、側生分生組織）中發生。
  • 細胞伸長 (Cell elongation)： 細胞吸收水分，細胞壁鬆弛，細胞體積增大。
• GA 促進莖伸長的分子機制：
  • GA 結合到細胞內的 GA 受體。
  • GA 訊號傳導途徑涉及一類稱為 DELLA 蛋白的抑制因子。
  • GA 存在時，DELLA 蛋白會被降解 (degradation)。
  • DELLA 蛋白被降解後，解除對下游基因的抑制，這些基因的表達會促進細胞壁的鬆弛和細胞伸長。
  • GA 也可能通過影響細胞分裂，但其促進莖伸長的主要機制被認為是通過解除對細胞伸長的抑制（即降解 DELLA 蛋白）。
• 其他植物激素的影響：
  • 生長素 (Auxin)： 也促進細胞伸長，通過鬆弛細胞壁。GA 和生長素之間存在協同作用。

此題考驗對生長素 (auxin) 在植物向性反應 (tropic responses) 中作用的分子機制。

核心觀念：

• 向性反應 (Tropic responses)： 植物對單向環境刺激（如光、重力）產生的定向生長反應。
  • 向光性 (Phototropism)： 向光源生長。
  • 向地性 (Gravitropism)： 根向下生長，莖向上生長。
• 生長素 (Auxin)： 是植物激素，在植物生長和發育中起重要作用，特別是細胞伸長和向性反應。
• 生長素的運輸： 生長素主要通過極性運輸 (polar transport) 在植物體內運輸，即從頂端向基端單向運輸。
• 生長素促進細胞伸長： 生長素與細胞膜上的受體結合，激活細胞質膜上的質子泵 ($H^+$-ATPase)，將質子泵入細胞壁空間。這導致細胞壁變酸（pH 降低）。酸性環境激活細胞壁鬆弛酶 (expansins)，使細胞壁鬆弛，在滲透壓的作用下，細胞吸收水分並伸長。
• 向光性機制：
  • 單向光照會導致生長素在莖的背光側（未受光側）積累，而在向光側（受光側）濃度較低。
  • 這種不對稱的生長素分佈導致背光側細胞伸長比向光側細胞伸長更快。
  • 結果是莖向光源彎曲。