114 原住民特考三等 農業技術類科 作物育種學 考古題詳解

核心觀念

本題考查法弗洛夫（N. I. Vavilov）的作物起源中心理論，以及植物種原保存對育種與農業的功能。起源中心是作物遺傳多樣性豐富、可提供重要變異材料的地理區域；這些區域常有作物的地方品種及其近緣野生種。起源中心理論可協助研究作物演化與栽培歷史，也能指出育種者尋找有用遺傳變異的方向。

解題方法

作答時先依序列出八大中心，再由「保存遺傳多樣性、支援育種、提高農業韌性」說明種原保存的價值，最後寫出國家作物種原庫設置地點。起源中心名稱宜搭配大致地理範圍；可再舉代表性作物，讓分類更清楚。

八大作物起源中心

1. 中國中心：中國中部及西部一帶；常見代表作物有稻、粟、大豆、蕎麥及多種果樹。
2. 印度中心：印度次大陸及鄰近南亞地區；代表作物包括稻、甘蔗、芒果、茄子、黃瓜及多種豆類。
3. 中亞中心：中亞及鄰近地區；代表作物包括胡蘿蔔、洋蔥、大蒜、菠菜、杏、葡萄及小麥類。
4. 近東中心：西亞及其鄰近地區；代表作物包括小麥、大麥、豌豆、扁豆及亞麻。
5. 地中海中心：地中海沿岸地區；代表作物包括橄欖、甘藍、甜菜及多種牧草。
6. 阿比西尼亞中心：今衣索比亞及其鄰近東非地區；代表作物包括咖啡、苔麩及高粱類。
7. 墨西哥與中美洲中心：墨西哥及中美洲地區；代表作物包括玉米、菜豆、南瓜及辣椒。
8. 南美洲中心：安地斯山區及南美洲其他地區；代表作物包括馬鈴薯、番茄、菸草及花生。

種原保存對育種與農業發展的意義

核心觀念

單粒後裔法（single seed descent, SSD）是自交作物的世代推進方法。每一世代從每個植株取一粒種子，代表該植株的後裔，種植後再各取一粒推進下一代。其重點是快速增加自交世代、提高純合度，並延後大規模選拔；早期世代主要維持各家系的代表性，不以單株表現作為主要淘汰依據。

大豆為自花授粉作物，雜交後代可透過連續自交逐代提高純合度。若不考慮選拔與存活差異，雜合基因座比例每自交一代約減半；從 $F_1$ 自交至 $F_n$，其期望雜合比例為：

因此，SSD 可在較短時間內把分離中的族群推進至較穩定的高世代材料，再進行較有效率的選拔與品系評估。

解題方法：大豆 SSD 世代操作流程

1. 親本雜交與取得 $F_1$ 種子 選定具互補性狀的親本進行雜交，確認 $F_1$ 植株具有雜交特性，並收取種子，作為分離世代的起點。

2. 種植 $F_1$，取得 $F_2$ 種子 種植 $F_1$ 植株並使其自交。每株可收穫多粒種子，作為下一代推進的材料。此時後代開始發生遺傳分離。

3. 自 $F_2$ 起逐代單粒推進 在每株植株上取一粒種子，分別播種成為下一代植株；待植株結籽後，再從每株取一粒種子推進一代。依此方式逐代進行，如 $F_2 \rightarrow F_3 \rightarrow F_4$，直到預定世代。 實務上常將種子分開收穫、編號並妥善保存，以維持植株與家系的追蹤紀錄。若單株未結籽或種子不萌發，該系譜便無法依原路徑推進；可藉由適當的族群規模、補種或備份種子降低材料損失。

4. 必要時利用異地或溫室加速世代 大豆可配合溫室、冬季繁殖或異地加代，使一年內完成不只一個世代，縮短到達高世代所需時間。加代環境的主要目的在於繁殖與世代推進，不宜把非目標環境下的表現直接當作最終品種評價。

5. 高世代選拔與品系試驗 到達較高世代、純合度提高後，依育種目標選擇單株或家系，例如產量、成熟期、倒伏性、抗病性、品質及適應性，再進行株系比較、重複試驗及區域試驗。SSD 的典型作法是把較多資源留到這個階段，對相對穩定的材料作較可靠的評估。

主要優點

核心觀念

本題考查異交作物的雜種優勢育種，以及自交系評估時使用的組合力概念。玉米等異交作物通常先經多代自交建立自交系，再將選出的親本配組，育成具有雜種優勢的 $F_1$ 單交雜種。

**自交系（inbred line）**是異交作物經連續多代人工自交或近親交配，使基因型逐漸純合、遺傳組成趨於固定所形成的品系。

典型特徵包括：

• 高度純合且遺傳穩定：植株後代性狀較一致，可穩定傳遞親本性狀。
• 自交衰退：連續自交使有害隱性等位基因較易表現，且異質結合度降低，常造成生長勢、產量或適應性下降。
• 作為雜種親本：自交系本身的產量未必高，但與適當自交系雜交時，$F_1$ 可因雜種優勢而表現良好。

**組合力（combining ability）**是指某一親本與其他親本交配時，產生優良雜種後代的能力。它用來評估自交系作為親本的育種價值，分為一般組合力與特殊組合力。

解題方法

依題目要求，先交代自交系的形成方式與主要特徵，再說明組合力是「親本透過交配產生優良後代的能力」，最後依遺傳效應區分兩類：

核心觀念

本題考查傳統回交育種法如何把優良親本的單一或少數目標性狀導入另一親本，以及分子標誌如何協助回交後代的選拔。作答時要分清楚 MABC 的兩個選拔方向：

• 前景選拔（foreground selection）：確認目標基因或目標性狀是否已導入。
• 背景選拔（background selection）：確認後代的整體遺傳背景是否已恢復為輪迴親本。

解題方法：回交育種法

回交育種法以具有目標性狀的供體親本（donor parent）與具有優良綜合性狀、但缺少目標性狀的輪迴親本（recurrent parent）雜交。後代再一代代與輪迴親本交配，同時選拔帶有目標性狀的個體。經過數代回交與選拔後，再自交固定目標性狀，取得遺傳背景大致接近輪迴親本、且具目標性狀的新品系。

典型流程如下：

其中 $BC_n$ 表示與輪迴親本回交第 $n$ 代。若不進行選拔，回交後代中輪迴親本的平均遺傳比例約為：

例如，回交三代後，輪迴親本平均遺傳比例為 $1-(1/2)^4=15/16$；回交代數增加，遺傳背景會逐步接近輪迴親本，但目標基因周圍仍可能保留供體親本片段。

優點與缺點

優點

1. 適合導入單一或少數明確性狀：例如抗病、抗蟲或品質性狀，可保留輪迴親本原有的多數優良特性。
2. 育種目標明確、後代較容易選拔：若目標性狀具有明顯表現且遺傳方式清楚，育種流程相對直接。
3. 可改良已具商業價值的品種：只需加入特定性狀，不必從頭重建整個品種的性狀組合。
4. 可利用分子標誌提高選拔效率：在目標性狀不易觀察、受環境影響大或需在後期才能評估時，標誌可協助提早選拔。

缺點

1. 通常不適合複雜、多基因性狀：若性狀由許多基因共同控制，單靠逐代回交與簡單選拔不易有效改良。
2. 育種時間與成本可能較高：需多代回交、種植與選拔；若使用分子標誌，還需建立可靠的標誌檢測流程。
3. 可能產生連鎖拖帶（linkage drag）：目標基因附近的供體親本染色體片段可能一併保留，帶入不利性狀。