108 地方特考三等 農業技術 作物育種學 考古題詳解

核心觀念

異交作物是指同一物種內，花粉主要由一個植株傳到另一個植株的作物。異交可由風、昆蟲等媒介促成，也常受到花器構造、開花時間或遺傳機制影響。異交程度並非一律相同；有些作物以異交為主，有些則會兼有自交。

本題要依「促進異交的授粉特性」分類，說明至少四種類型。可從花朵性別配置、雌雄蕊成熟時間、花器空間位置、自交親和性，以及授粉媒介等面向作答。

解題方法

先指出異交的共同特徵：花粉由不同植株傳到雌蕊柱頭。接著依造成異交的機制分類，逐一說明機制及作物例子。題目要求至少四類，作答時列出五類以上，並清楚說明各類如何促進異交，即可完整呈現分類觀念。

異交作物類型

1. 雌雄異株型 雄花與雌花分別生長在不同植株上，雌株無法以自身花粉受精，因此必須接受其他雄株的花粉，異交程度高。例如菠菜、蘆筍及木瓜。

2. 雌雄同株、單性花型 同一植株上有雄花與雌花，但兩者分開生長。花粉仍可在同株不同花間傳遞，也可傳到其他植株；若雌雄花開花時間不同，通常更能減少自交、增加異交。例如玉米、瓜類。雌雄同株本身不等於必然異交，仍須考量花期與授粉方式。

3. 雌雄蕊異熟型 雌雄同花，但同一朵花的花藥散粉期與柱頭可授期不重疊，降低同花自交機會。

• 雄蕊先熟：花藥先散粉，柱頭之後才具受粉能力。
• 雌蕊先熟：柱頭先具受粉能力，花藥之後才散粉。 此機制可促使花粉由其他花朵或植株傳入。

核心觀念

本題考查自交作物雜交育種中，採譜系法（pedigree method）時，如何依性狀在不同世代的遺傳力，安排單株選拔時機。

遺傳力表示表型差異中可歸因於遺傳差異的比例。狹義遺傳力可表示為：

$h^2=\frac{V_A}{V_P}$

其中 $V_A$ 為加性遺傳變異，$V_P$ 為表型變異。遺傳力愈高，表型表現愈能反映可遺傳的差異，依表型選拔的效果通常愈可靠。

自交作物在世代推進時，純合度提高，家系間的遺傳差異較容易顯現；同時，若性狀受環境影響較大，待較晚世代以家系或株系評估，通常較能降低環境造成的判斷誤差。

解題方法

依表中遺傳力比較各性狀在 $F_2$ 與 $F_3$、$F_4$ 的數值：

• $F_2$ 遺傳力已高且後續提升不大的性狀，可在 $F_2$ 單株選拔。
• $F_2$ 遺傳力低、但隨世代推進明顯上升的性狀，宜延至較晚世代選拔。
• 判斷時不只看遺傳力是否增加，也要留意性狀特性：生育期較易直接觀察；產量及倒伏性等田間綜合性狀，容易受環境與植株配置影響，晚世代的家系評估較有利。

各性狀選拔時機與理由

核心觀念

本題考查無性繁殖作物的異質結合性、群體遺傳組成一致性，以及遺傳穩定性。甘藷以薯苗、蔓段等營養器官繁殖；同一品種若由同一優良植株經無性繁殖擴增，所形成的植株群稱為同一無性系（clone）。

須分清兩個層次：

• 個體的異質結合性：單株在許多基因座上可帶有不同等位基因，例如 $Aa$，因此是異質結合個體。
• 群體遺傳組成相同：同一無性系的各植株由母株的體細胞經有絲分裂繁殖，基因型大致相同；這不表示它們是同型結合子。

因此，「群體一致」與「個體同型結合」是不同概念。

解題方法

依序從「個體基因型」、「群體組成」、「繁殖方式對遺傳穩定性的影響」說明即可。

假設優良甘藷單株的某一基因座為 $Aa$。以該植株的營養器官繁殖時，後代不經減數分裂與受精，通常仍保有 $Aa$ 基因型。多個營養繁殖後代組成的群體，因而可呈現：

核心觀念

本題考查分子標誌輔助選拔（marker-assisted selection, MAS）相較於傳統以田間表現型為主的選拔方式，有哪些育種效率上的優點。

分子標誌是可在 DNA 層次辨識、且與目標基因或數量性狀基因座（QTL）連鎖的遺傳標記。育種者可依標誌型態推斷個體是否帶有目標等位基因，據以選拔，不必完全等到目標性狀表現後再判斷。MAS 是輔助傳統育種選拔的方法，並非取代雜交、回交與田間評估。

解題方法

作答時可從「選得早、選得準、環境限制較少、可追蹤隱性基因、可聚合基因、可加速回交」等育種流程優勢切入，至少列出四項，並簡述每項如何提升選拔效率。

優點說明

1. 可在幼苗期或早世代選拔 只要取得植株的 DNA 樣本並檢測標誌，即可判定是否帶有目標基因，不必等待成熟、開花、結果或收穫後才觀察性狀。可及早淘汰不具目標基因的個體，節省田間空間與管理成本。

2. 降低環境與栽培條件對選拔的干擾 DNA 標誌型態通常不受當季氣候、土壤、栽培管理或病蟲害發生程度影響。對於需特定環境才會表現的性狀，可在不具備該環境時先進行基因型篩選；不過最終仍須確認性狀在目標環境中的農藝表現。

核心觀念

遠緣雜交是不同種或親緣較遠的材料間交配，常受雜交不親和與雜種不育等障礙影響。題目中 30 粒種子僅 2 粒發芽，發芽率為

嚴格來說，種子不能發芽屬於雜種生活力低或雜種不存活；狹義的「雜種不育」則是雜種植株存活後，因不能正常形成配子而無法繁殖。解題時應掌握遠緣雜交的兩類常見障礙：胚或胚乳發育失常，以及染色體不相容導致減數分裂異常。

解題方法

依障礙發生的階段，分別提出原因及相應處理方式：

1. 若障礙發生在種子發育階段，從胚、胚乳或母體組織的遺傳不相容切入，採用胚救援等方法。
2. 若雜種植株已形成，但其染色體無法正常配對，從染色體倍數或親本遺傳背景切入，以染色體加倍或橋接材料改善可育性。

兩種可能原因及解決方法

一、胚或胚乳發育不相容，造成種子敗育

栽培種與野生種的遺傳背景差異大，受精後胚或胚乳可能無法正常發育，導致種子未成熟或活力低，因而發芽率偏低。這是本題「30 粒僅 2 粒發芽」最直接可對應的原因。