113 地方特考三等 動物技術 動物育種學 考古題詳解

核心觀念

合溫平衡（Hardy–Weinberg equilibrium）是指在符合特定條件的族群中，某一基因座的等位基因頻率與基因型頻率世代間維持不變。以雙等位基因 $A$、$a$ 為例，若兩者頻率分別為 $p$、$q$，則：

隨機交配後，基因型頻率為：

其中 $p^2$、$2pq$、$q^2$ 分別是 $AA$、$Aa$、$aa$ 的預期頻率。

合溫平衡的基本條件為：族群數量足夠大、隨機交配、沒有突變、沒有遷移或基因流動、沒有選拔造成的繁殖成功差異。條件成立時，等位基因頻率不因世代傳遞而自行改變；破壞相關條件的作用力，則可能改變族群基因頻率。

解題方法：改變族群基因頻率的方法

可依「新變異的產生、基因進出、繁殖差異、隨機抽樣」整理主要作用力：

1. 突變（mutation） 等位基因發生改變，產生新的遺傳變異，或使原有等位基因轉變為另一型。單一基因座的突變率通常不高，但突變是新等位基因的重要來源；其頻率改變方向與幅度受正向及反向突變率影響。

2. 遷移或基因流動（migration/gene flow） 個體或配子由其他族群進入，或本族群個體移出，造成等位基因輸入或流失。若移入者的等位基因頻率與原族群不同，族群頻率便會改變。移入比例愈大、兩族群頻率差異愈大，影響通常愈明顯。

3. 選拔（selection） 不同基因型個體在存活、配種機會或繁殖力上有差異，使其對下一代基因庫的貢獻不同，進而改變等位基因頻率。例如，選留具有目標性狀且遺傳價值較高的種畜，會提高相關有利等位基因的頻率。選拔方向與強度，會影響頻率改變的方向與速度。

核心觀念

本題考查數量性狀的表型如何由遺傳與環境共同形成，以及育種者如何依目的使用不同的遺傳評估值。一般可寫成：

其中，$P$ 為個體觀察到的表型值，$G$ 為基因型值，$E$ 為環境效應；基因型值可分為可加性遺傳效應 $BV$ 與非可加性遺傳效應 $GCV$。

對同一個體有多次生產紀錄時，環境效應可再分成永久環境效應與暫時環境效應。生產能力通常表示為：

其中 $E_p$ 為永久環境效應；暫時環境效應不列入 $PA$。

三個數值的意義

一、育種價（breeding value, BV）

育種價是個體基因型中可加性基因效應的總和，表示個體將優良或不良基因傳給後代的遺傳能力。由於親代傳給每一個後代的基因僅占其基因組的一半，親代預期傳遞給後代的育種價為其自身育種價的一半，稱為傳遞能力：

育種價是跨世代改良最重要的評估依據；在族群平均值作為基準時，$BV$ 高於平均者代表具有較佳的可遺傳加性遺傳能力。

二、基因組合值（gene combination value, GCV）

基因組合值是基因型值中非可加性的部分，主要包括顯性效應與上位效應。它描述特定個體內基因彼此組合所產生的偏離可加性預期的效果。

$GCV$ 依賴個體實際的基因組合，減數分裂與後代基因重組會改變此組合，因此通常不像 $BV$ 一樣能穩定地傳給後代。它對個體本身的表現很重要，尤其在雜交育種中，特定品系組合可能產生較佳的雜種優勢。

三、生產能力（producing ability, PA）

生產能力是個體在其一生或多次生產紀錄中，預期持續表現的能力，包含遺傳因素與會持續影響表現的永久環境因素：

例如，個體遺傳組成，以及早期營養或乳房受損等持續影響後續生產的環境因素，都會反映在其生產能力中。單次紀錄中的疾病、天候等暫時性環境影響不應視為個體持續的生產能力。

解題方法：依育種目的選用數值

核心觀念

本題考查兩性狀間的：

1. 表型共變方 $\sigma_{P_XP_Y}=r_P\sigma_{P_X}\sigma_{P_Y}$

2. 遺傳相關造成的相關反應 $CR_Y=i\,r_{A_{XY}}\sqrt{h_X^2h_Y^2}\,\sigma_{P_Y}$

其中：

• $X$：選拔性狀，本題為日增重（$DG$）。
• $Y$：伴隨反應性狀，本題為飼料效率（$F/G$）。
• $r_{A_{XY}}$：兩性狀的遺傳型相關，本題為 $r_{BV}=-0.70$。
• $i$：選拔強度，本題為 $1.76$。
• $h_X^2、h_Y^2$：兩性狀遺傳率。

飼料效率以 $F/G$ 表示時，數值越低代表每增加一單位體重所需飼料越少，因此效率越好。

（一）表型共變方

已知：

$r_P=-0.40$

$\sigma_{P_{DG}}=0.09,\qquad \sigma_{P_{F/G}}=0.25$

依表型共變方公式：

代入：

負值表示在表型上，日增重較高的個體通常具有較低的 $F/G$ 值。

（二）依日增重選拔後，飼料效率的相關反應

選拔日增重時，飼料效率的相關反應為：

題目資料為：

因此：

所以每世代飼料效率的相關反應為：

亦即，每選拔一世代，$F/G$ 平均下降約 $0.085$。由於 $F/G$ 越低越好，因此這是飼料效率的改善。

（三）選拔日增重造成飼料效率改變的原理與機制

1. 兩性狀具有遺傳相關

日增重與飼料效率的遺傳相關為：

核心觀念

異品種雜交（crossbreeding）是將不同品種的個體交配，以結合各品種的優良特性，並利用雜種優勢（heterosis）及品種間互補性（complementarity）。題目分為兩部分：先說明豬與家禽常採異品種雜交的原因，再比較豬的三品種終端雜交與三品種輪換雜交。

雜種優勢主要來自雜交後代異型合子比例提高，降低隱性有害基因同型合子的機會。其效果常見於繁殖力、成活率及生長健壯度等適存性性狀；一般而言，繁殖與母性性狀的雜種優勢較明顯，胴體組成等加性遺傳效應較高的性狀則較有限。

解題方法：異品種雜交的原因

回答時依序從「利用雜種優勢、結合品種特長、提高生產效率、配合產業制度」切入：

1. 利用雜種優勢：不同品種交配可使後代雜合度增加，常提升產仔數、仔畜成活率、生長勢、抗逆性與繁殖表現。
2. 發揮品種互補性：依品種特長安排父系與母系。例如母系著重繁殖力、泌乳力及母性；父系著重生長速度、飼料效率與胴體性狀。
3. 兼顧多項經濟性狀：純種選育通常難以同時使所有性狀達到最佳；雜交可在商品後代中結合不同品種的優點。
4. 提高商品生產效率：在固定的生產與管理條件下，雜交後代可提升每頭母豬所產商品豬的數量與品質，增加整體經濟效益。
5. 適應豬與家禽的生產特性：兩者繁殖世代較短、繁殖量大，適合建立純系或品種選育與商品雜交分工的制度，穩定大量供應商品後代。

三品種終端雜交

制度與交配方式

以三個品種 $A、B、C$ 為例，先以 $A$ 母豬與 $B$ 公豬交配，產生 $AB$ 雜交母豬；再以 $C$ 公豬與 $AB$ 母豬交配，產生商品豬：

最後一代的商品豬全部供肉用，不留作種豬，因此稱為「終端」雜交。實務上也會依品種特長安排母系與終端父系。

優點

• 商品豬同時利用母系雜種優勢、終端交配的雜種優勢，以及三品種的互補性。
• 透過母系與終端父系分工，可分別強化繁殖母性表現及商品豬生長、飼料效率或胴體性狀。
• 商品後代組成一致，便於集中管理與規格化生產。
• 不將商品後代留種，可避免下一代分離與性狀不一致；種豬品質可由純種或專門繁殖場控制。

缺點

核心觀念

單一性別控制是透過繁殖技術預先控制後代性別，使特定生產群主要由符合產業需求的單一性別組成。常見作法是分選含 X 染色體或 Y 染色體的精液，再配合人工授精；也可在胚胎階段進行性別判定，再選擇移植胚胎。

這項技術本身不會改變個體的遺傳組成，也不等於選拔優良基因；它改變的是後代性別比例，進而調整繁殖與生產體系。

解題方法與經濟動物應用

作答時可依「性別控制方式 → 產業例子 → 對育種及生產的影響 → 限制」說明。

以乳牛為例，乳品生產需要補充具遺傳價值的母牛作為泌乳及繁殖群。使用偏向產生雌犢的 X 精子，可以增加候選母牛數量，讓牧場從中選留乳量、乳成分、繁殖力及健康性狀較佳的個體；不符合留種需求的母牛則可配種生產肉用後代。以肉牛為例，依市場對生長、胴體或繁殖性能的需求，安排產生較適合育肥或留種的性別，並可配合終端雜交提高生產效率。豬、家禽等生產系統也可依性別與產品用途的差異規劃後代性別組成。

對育種與生產的影響

1. 提升選拔效率與選拔強度： 乳牛場可增加雌性候選留種個體，集中選留遺傳價值較高的母牛；不必為取得足夠替換母牛而留存過多低價值個體。
2. 配合不同性別的經濟用途： 在性別間生產性能或市場價值不同時，可讓繁殖結果更符合產業需求，減少低經濟價值後代。
3. 改善配種與雜交規劃： 可在不同母系、父系或終端雜交配種中，依後代用途調整性別比例，提高繁殖計畫的可控性。
4. 提高種畜繁殖計畫的精準度： 與人工授精、胚胎移植及遺傳評估搭配，可把有限的繁殖資源優先用於高遺傳價值親本及所需性別的後代。

限制與注意事項

精液分選及胚胎性別判定有成本，也須考量技術效率與繁殖管理。性別分選精液的受胎表現可能低於未分選精液，因此配種時須比較每頭成功產犢成本，而不能只看每劑精液價格。性別控制只影響後代性別，不會自動提高乳量、生長率或其他遺傳性狀；仍須搭配正確的親本選拔與配種規劃。

解題技巧

用「控制性別比例，改變候選留種群與生產用途」抓住本題主旨。作答時分清楚兩件事：性別控制決定後代性別；遺傳選拔決定留種個體的遺傳價值。兩者可互相配合，但功能不同。

（二）基因組選拔（genomic selection）（10 分）

核心觀念

基因組選拔是利用遍布全基因組的大量分子標記，通常為單核苷酸多型性標記（single nucleotide polymorphisms, SNP），結合具有基因型及表型紀錄的參考族群，估計各標記的效應，進而預測候選動物的基因組估計育種價值（genomic estimated breeding value, GEBV）。

其概念可表示為：