109 原住民特考四等 農業技術 作物改良概要 考古題詳解

核心觀念

組合力是指某一親本與其他親本交配後，後代表現的能力。評估自交系組合力，主要是比較其測交後代的性狀表現，據以判斷自交系是否適合作為育種親本。

組合力分為：

• 一般組合力（general combining ability, GCA）：某自交系與多個親本交配後，後代平均表現的能力，通常反映加性基因作用。
• 特殊組合力（specific combining ability, SCA）：特定兩親本組合的後代表現，超出依親本一般組合力所預期的部分，通常與顯性及上位性等非加性基因作用有關。

常見評估方法為頂交法、多交法、全互交法。

解題方法

本題要求列出三種檢定方法並說明操作方式。作答時可依「受檢自交系如何交配、產生哪些後代、用後代表現評估什麼組合力」逐一說明。

一、頂交法（topcross）

選定一個或數個共同的檢定親（tester），讓每個受檢自交系分別與檢定親交配，形成測交後代；再將各測交組合種植於相同環境，調查產量及其他目標性狀，依後代表現比較受檢自交系。

• 若使用一個檢定親，程序較簡單，常用於初步篩選大量自交系。
• 檢定親通常選用具有代表性的品種或自交系；若要評估不同遺傳背景下的表現，可使用數個檢定親。
• 各測交後代的平均表現可作為受檢自交系組合力的指標；搭配適當試驗設計及統計分析，可比較其一般組合力。

二、多交法（polycross）

核心觀念

作物種原庫（genebank）的任務，是保存作物及其近緣野生種的遺傳多樣性，並使種原能被辨識、取得與利用。國際上常將其四大功能概括為：蒐集、保存、評估與利用。部分資料會把「提供種原」獨立列出，或將評估與利用分開細述；答題時應交代這些工作如何串接。

解題方法

依種原從取得到應用的流程作答：先蒐集遺傳材料，再妥善保存；接著記錄與評估其特性，最後提供研究者及育種者利用。這個脈絡可完整涵蓋種原庫的核心任務。

四大功能（任務）

1. 蒐集（collection／acquisition） 透過田野調查、採集或交換等方式取得地方品種、育成品種、育種材料及野生近緣種。蒐集時須記錄來源、地點、生態環境與採集資訊，並兼顧族群內的遺傳變異，使材料具代表性。

核心觀念

本題考查分子標誌輔助選拔（marker-assisted selection, MAS）如何配合三種自交作物育種方法，提升目標基因或性狀的選拔效率。分子標誌可在植株幼苗期檢出目標基因型，不必等到成熟、開花或收穫後才依表現型判定；因此，當性狀表現受環境影響、需耗時觀察，或只有少數植株值得保留時，MAS 特別有用。

三種方法的關鍵差異，在於何時及如何選拔，以及各世代植株的繁殖方式：

• 譜系法：自分離世代起逐代依表現型選拔，記錄各植株及其後代的譜系。
• 混合法：早期分離世代將族群種子混合繁殖，延後至較高世代再選拔。
• 單粒後裔法：早期每株僅取一粒種子繁殖後代，快速推進世代；較高世代再從各家系選拔。

解題方法

依序比較三種方法的選拔時點、早期材料是否單株管理，以及分子標誌能否提早辨認目標基因型。作答時要說明 MAS 在該方法中解決什麼選拔瓶頸；最後再比較哪一方法因 MAS 而增加的效率最顯著。

各育種方法中應用分子標誌輔助選拔的理由

一、譜系法：協助逐代選出目標基因型並追蹤家系

譜系法在分離世代就開始選拔並記錄親本與後代。若目標性狀的表現型不易判斷，或受到環境影響而不穩定，單靠田間觀察容易漏選帶有目標基因的植株。利用與目標基因連鎖的分子標誌，可在幼苗期辨認帶有目標等位基因的個體，據此保留合適植株及其後代家系。

MAS 也可用於選拔隱性基因的雜合帶因者；在回交育種中，還能協助保留目標基因並加速恢復輪迴親的遺傳背景。譜系法本來即逐株選拔並建立紀錄，因此分子標誌能提高目標基因的辨識準確度，但不會消除逐代管理及家系記錄的工作。

二、混合法：在混合繁殖期間辨認並保留有利基因

混合法的早期分離世代通常將種子混合繁殖，較晚世代才依表現型選拔。這段期間若不逐株選拔，帶有目標基因的植株可能隨機流失，或因目標性狀尚未表現而未被辨認。

若在早期世代取樣檢測分子標誌，即可辨認帶有目標基因的植株或家系，並以標誌資訊決定保留與繁殖哪些材料，降低混合繁殖造成目標基因流失的風險。尤其當選拔性狀要到成熟期才可評估、評估成本高，或需多環境試驗時，分子標誌可提供較早且較直接的判別依據。

核心觀念

本題考查作物育種的基本名詞，涵蓋無性繁殖與品種保存、選拔遺傳增益、遠緣雜交技術、作物授粉型態，以及花粉對當代種子性狀的影響。作答時應先給出精確定義，再補充形成原因、育種用途或易混淆概念。

解題方法

依名詞逐一採「定義＋作用或例子＋比較辨析」作答。尤其要掌握三組區別：營養系是無性繁殖後代的群體；選拔效應是選拔後群體平均值的改變；當代顯性則是花粉基因在授粉當代種子性狀上的直接表現。

名詞解釋

(一) 營養系（clone）

營養系是由同一個植株或單一原始個體，經扦插、嫁接、分株、塊莖或其他無性繁殖方式所繁殖的一群個體。其成員在遺傳組成上原則相同，代表同一基因型，因此營養系也可指由無性繁殖保存的基因型。

營養系選拔常用於馬鈴薯、甘藷、甘蔗及果樹等無性繁殖作物。育種者可從混合族群中選出優良單株，再以無性繁殖固定並擴增該基因型。營養系成員仍可能因體細胞突變或環境影響而出現差異，因此「遺傳組成原則相同」不表示外觀必然完全一致。

(二) 選拔效應（response to selection）

選拔效應是指經過選拔後，下一代或選拔族群的性狀平均值相較於原始族群平均值的改變，也稱選拔反應或遺傳增益。常用公式為：

在數量遺傳的簡化情況下，若以 $S$ 表示選拔差、$h^2$ 表示狹義遺傳率，則：

其中，選拔差 $S$ 是被選留親本的性狀平均值與原始族群平均值之差。此式表示：選拔差愈大、狹義遺傳率愈高，預期選拔效應愈大。若目標性狀是降低數值，選拔效應也可為負值；判讀時須依性狀方向解釋其育種意義。

(三) 胚挽救（embryo rescue）

胚挽救是將胚取出後進行離體培養，使原本因胚乳發育不良、胚乳與胚發育不同步或雜交不親和而容易敗育的胚，仍能發育成植株的技術。常見操作是將未成熟胚或發育中的胚取出，置於適當的人工培養基上培養，再誘導其形成完整植株。

此技術常用於遠緣雜交，以取得一般授粉後無法存活的種間或屬間雜種，擴大可利用的遺傳變異。胚挽救的重點是「離體培養胚以挽救雜交後代」，不是直接改變胚的基因，也不等同於花粉培養或組織培養所有技術的統稱。