109 地方特考三等 動物技術 動物育種學 考古題詳解

核心觀念

本題考查「重複記錄性狀」中，個體生產能力（producing ability, PA）的來源，以及如何把它用於選拔與淘汰。泌乳量、產蛋數、產仔數等性狀可在同一個體身上反覆測量；同一個體各次表現相似，是因為部分影響因素會持續作用於該個體。

第 $j$ 次表現可表示為：

$$P_{ij}=\mu+A_i+PE_i+TE_{ij}$$

其中：

• $\mu$：群體平均。
• $A_i$：個體的加性遺傳值（breeding value, BV），可遺傳給後代。
• $PE_i$：個體的永久環境效應，會持續影響該個體多次表現，但不遺傳。
• $TE_{ij}$：第 $j$ 次記錄特有的暫時環境效應及隨機誤差。

因此，個體相對於群體平均的「真實生產能力」由遺傳值與永久環境效應共同組成：

$$PA_i=A_i+PE_i$$

永久環境效應例如持續性的疾病或傷害、早期營養與發育、乳房或器官的永久損傷，以及長期飼養條件差異。暫時環境效應則如單次疾病、當期飼料或氣候變化，通常只影響某一次記錄，不屬於 PA。

重複力（repeatability, $r$）反映同一個體不同次記錄的相關程度；在此模型下：

$$r=\frac{\sigma_A^2+\sigma_{PE}^2}{\sigma_P^2}$$

其中 $\sigma_P^2$ 為表型變異。重複力包含可遺傳的遺傳變異，也包含不可遺傳的永久環境變異。

解題方法

先將單次表現拆成「個體持續性影響」與「單次性影響」：前者是 $A+PE$，構成 PA；後者是 $TE$，不構成 PA。再以多次記錄平均值估計個體的 PA，並說明 PA 對個體管理與遺傳改良的用途有何不同。

核心觀念

本題考查簡單遺傳性狀的選拔目的、選拔成效評估，以及基因頻率、適應性和顯性程度對選拔效率的影響。簡單遺傳性狀通常由一個或少數基因座控制，性狀類別明確，常見於品質性狀，例如毛色、角型、血型及某些遺傳疾病。

以一個雙等位基因座為例，設有利等位基因為 $A$、頻率為 $p$，另一等位基因為 $a$、頻率為 $q=1-p$。在隨機交配且符合哈溫平衡時，基因型頻率為 $AA:p^2$、$Aa:2pq$、$aa:q^2$。選拔若能辨識個體基因型，便可直接以基因型作為留種或淘汰依據；若只能觀察表型，顯性程度會影響隱性等位基因是否能被辨識。

解題方法

作答可分成三部分：先說明為何選拔簡單遺傳性狀，再列出評估成效的指標，最後依序分析基因頻率、適應性及顯性程度。核心在於區分基因型選拔與表型選拔：前者可直接針對目標等位基因，後者的效率受基因型能否由表型判定所限制。

一、選拔簡單遺傳性狀之目的（5 分）

1. 固定或增加有利性狀：提高有利等位基因及相應基因型的頻率，使性狀在族群中更普遍，必要時可逐步固定。
2. 淘汰有害基因：降低致病、致死、繁殖力低或造成生產損失之等位基因的頻率，減少隱性遺傳缺陷個體出生。
3. 建立符合育種或市場需求的族群：例如選留特定毛色、角型、血型或其他可明確辨識的性狀，以符合品種標準、商品規格或管理需求。
4. 改善生產與管理效率：利用可辨識的遺傳標記或性狀，協助早期選拔、配種安排及族群管理。
5. 維持族群健康與遺傳資源：控制不良基因傳播，同時避免過度近親繁殖或只集中於少數基因型而損失遺傳變異。

二、評估選拔成效之方法（5 分）

1. 比較選拔前後的等位基因頻率：由族群樣本統計各基因型，估算 $p$ 與 $q$，觀察有利等位基因是否增加、有害等位基因是否下降。
2. 比較基因型頻率與表型比例：追蹤目標基因型或目標表型的比例變化；若符合適用條件，也可用哈溫平衡預期比例作為參照。
3. 檢查後代或家系紀錄：觀察選拔親本所生後代中目標性狀及遺傳缺陷的發生比例，確認選拔結果是否能傳遞至下一代。
4. 評估選拔差與遺傳反應：若性狀可量化，可比較留種群與原族群的平均值，計算選拔反應 $R$；在數量性狀常用 $R=h^2S$，其中 $S$ 為選拔差、$h^2$ 為狹義遺傳率。簡單遺傳性狀的成效則宜以基因頻率與基因型比例為主要指標。
5. 納入實際效益與副作用：確認性狀改變是否帶來預期的生產、健康或管理效益，並注意適應性下降、繁殖表現變差或遺傳變異流失等情形。

三、影響選拔效率的因素（15 分）

（一）基因頻率

基因頻率決定目標基因型在族群中出現的機會，也影響表型選拔能找到多少可選個體。

• 有利等位基因頻率低時：有利基因型數量少，初期選拔較難取得足夠留種個體；若有利等位基因是隱性，低頻時多數會藏在雜合子中，單靠表型尤其不易辨識。

核心觀念

本題考「以個體外表型選拔」時，選拔差如何轉化為遺傳進展。個體表型由遺傳與環境共同影響；以表型選留時，只有表型差異中可遺傳的部分會反映在後代，因此須以狹義遺傳率衡量。

個體表型選拔的基本公式為：

$$R=h^2S$$

其中，$R$ 為每世代的選拔反應，$S$ 為選拔差，$h^2$ 為狹義遺傳率。選拔差是入選親畜的平均表型與選拔前群體平均表型之差。

若以選拔強度表示選拔差，則：

$$S=i\sigma_P$$

$i$ 為選拔強度，$\sigma_P$ 為表型標準差。因此：

$$R=i h^2\sigma_P$$

以遺傳標準差及選拔準確度表示，同一關係可寫成：

$$R=i r_{IA}\sigma_A$$

其中，$r_{IA}$ 是選拔準確度，即選拔依據與個體加性遺傳價值的相關；$\sigma_A$ 為加性遺傳標準差。若選拔依據只有個體自身表型，且性狀為單性狀選拔，則 $r_{IA}=h$，故 $i r_{IA}\sigma_A=i h^2\sigma_P$。

題目所稱遺傳改變「速率」若指每年遺傳進展，須再除以世代間隔 $L$：

$$\Delta G_{\text{年}}=\frac{i r_{IA}\sigma_A}{L} =\frac{i h^2\sigma_P}{L}$$

這就是常用的遺傳進展關鍵公式（key equation）。它指出遺傳進展可藉由提高選拔強度、提高選拔準確度、增加加性遺傳變異，或縮短世代間隔而增加。

解題方法

先由題目辨認選拔依據是個體自身外表型，因此採用個體表型選拔的育種者公式 $R=h^2S$。再將選拔差寫成 $i\sigma_P$，即可得到每世代反應 $R=i h^2\sigma_P$。題目若問每年遺傳改變速率，則將每世代反應除以世代間隔 $L$。

若分別考慮公、母畜的選拔，兩性親畜對下一代的平均遺傳貢獻各占一半，則每世代遺傳進展為：

核心觀念

本題考查雞隻性聯遺傳與哈溫平衡下的基因型、表現型頻率。

雞的性別染色體為公雞 $ZZ$、母雞 $ZW$，因此位於 $Z$ 染色體上的基因，在公雞有兩個等位基因，在母雞則只有一個。銀羽基因 $G$ 對金羽基因 $g$ 為顯性，所以公雞須為 $gg$ 才呈金羽；母雞只要其唯一的 $Z$ 染色體帶有 $g$，就呈金羽。

以下以 $g$ 表示金羽等位基因，$G$ 表示銀羽等位基因。題目給定公雞群與母雞群的 $g$ 頻率分別為 $0.8$ 與 $0.2$。

解題方法與計算

（一）金羽公雞與金羽母雞的基因型

公雞為 $ZZ$，須有兩個隱性等位基因才呈金羽：

$$\text{金羽公雞： } Z^gZ^g$$

母雞為 $ZW$，羽色基因位於 $Z$ 染色體上，故其 $Z$ 染色體帶有 $g$ 即呈金羽：

$$\text{金羽母雞： } Z^gW$$

（二）哈溫平衡下的金羽外表型頻率

令 $q$ 為 $g$ 頻率，$p=1-q$ 為 $G$ 頻率。

公雞為二倍體性染色體型態 $ZZ$，在哈溫平衡下，基因型頻率為 $p^2:2pq:q^2$。金羽公雞只有 $Z^gZ^g$，故金羽外表型頻率為 $q^2$。公雞群的 $q=0.8$：

$$q^2=(0.8)^2=0.64$$

因此，公雞群金羽外表型頻率為 $0.64$（64%）。

母雞為 $ZW$，此性聯基因在母雞中呈半合子，只有一個 $Z$ 上的等位基因；帶有 $g$ 即為金羽。因此，母雞群金羽外表型頻率等於 $g$ 頻率：

$$q=0.2$$

因此，母雞群金羽外表型頻率為 $0.20$（20%）。

（三）$F_1$ 雛公雞與雛母雞的金羽基因頻率

逢機配種時，雛公雞為 $ZZ$，一條 $Z$ 來自父方公雞，另一條 $Z$ 來自母方母雞。雛母雞為 $ZW$，其 $Z$ 來自父方公雞，$W$ 來自母方母雞。