107 高普考普通考試 農業技術 作物改良概要 考古題詳解

核心觀念

本題測驗考生對植物品種性狀檢定準則（依據 UPOV 國際植物新品種保護聯盟準則及台灣《植物品種及種苗法》）與作物遺傳育種學基礎的整合理解。核心概念涵蓋：

1. 質量性狀（Qualitative characteristics）：由單基因或少數寡基因（major genes）控制，表型呈不連續變異（discontinuous variation），受環境影響微弱。
2. 數量性狀（Quantitative characteristics）：由微效多基因（polygenes / QTLs）控制，表型呈連續性常態分佈，受環境影響顯著，遺傳模式符合數量遺傳學方程式： $P = G + E + (G \times E)$ 其中 $P$ 為表型值、$G$ 為基因型效應、$E$ 為環境效應、$G \times E$ 為基因型與環境交感效應。
3. 擬質性狀（Pseudo-qualitative characteristics）：UPOV 與品種檢定表之專用分類，表型雖呈離散（不連續）狀態，但各狀態間並無數值大小或連續遞增之次序關係，而是呈現非線性、多維度的質性變異（如形狀、色澤分佈等），常受多對等位基因或不同生化路徑之交互作用調控。

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解題方法

本題為公職專門技術人員申論題。解題關鍵在於三種性狀的「遺傳特性」、「水稻具體實例」與「育種及檢定處理方法」三面向的縱橫對比，切入架構如下：

1. 破題架構化：先以一覽表條列三者核心差異，展現答題結構。
2. 個別深化論述：依題意分為質量性狀、數量性狀、擬質性狀三大區塊，每一區塊均詳述：

• 遺傳學特性（基因數、變異型態、環境敏感度、遺傳力大小）。
• 水稻實務代表實例（符合題旨要求之作物）。
• 育種處理方法（選拔世代、育種方法、田間試驗設計）。
• 檢定處理方法（檢定表記錄代碼方式、相異性與均一性判定標準）。

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選項分析

本題為專業科目申論題，非選擇題，無選項可供拆解。評分核心在於論述是否完整涵蓋三種性狀之遺傳特性、育種手段與檢定規範，尤其「擬質性狀」之定義與處理為得分關鍵指標。

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解題技巧

1. 掌握得分亮點「擬質性狀」：大部分考生熟悉質量與數量性狀，但易忽視「擬質性狀」。必須明確寫出其為「不連續狀態但非單純二元對立或線性排列（如：形狀、花紋分佈）」，切勿將其與「數量性狀的級距化」混為一談。
2. 緊扣題意之指定作物「水稻」：論述各性狀時，務必舉出具體的水稻農藝或形態性狀（如：糯性、株高、穀粒外形），切忌空談抽象學理。
3. 區分「育種處理」與「檢定處理」：題目問及「遺傳育種的特性及處理方法」，且背景為「性狀檢定表」，作答時應同時說明田間育種選拔策略與品種檢定表（DUS檢定）的記錄判定方法。

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【答案】

性狀檢定表（依據台灣《植物品種及種苗法》及 UPOV 檢定準則，以命題當年民國 107 年規範為準；主管機關時為行政院農業委員會，現已改制為農業部）將植物性狀分為質量性狀、數量性狀及擬質性狀。茲就三者在水稻遺傳育種之特性及處理方法分述如下：

一、性狀綜合比較一覽表

比較項目	質量性狀 (Qualitative)	數量性狀 (Quantitative)	擬質性狀 (Pseudo-qualitative)
基因控制	單基因或少數主效基因	微效多基因 (Polygenes / QTLs)	多基因或多對等位基因互作
變異型態	不連續變異（離散型）	連續變異（常態分佈）	不連續變異（多向度離散型）
環境影響	極微，遺傳力高	顯著，遺傳力通常中至低	輕微至中等
水稻實例	糯性/梗性、紫鞘/綠鞘、有無芒	株高、千粒重、穗長、抽穗期	穀粒外形（長圓/橢圓/長紡錘）、葉片姿態
檢定代碼	狀態代碼（如 1=無，9=有）	數值測量後轉 1~9 等級代碼	形態對照代碼（各代碼無大小次序）

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二、三種性狀之遺傳特性與處理方法詳解

（一）質量性狀（Qualitative characteristics）

1. 遺傳特性：

核心觀念

本題評量作物育種學中的兩大基石概念：

1. 育種目標（Breeding Objectives）的擬定原則：育種目標是由生產者、消費者、加工業者及生態環境需求共同決定的多元指標，涵蓋產量潛力、產品品質、抗生物逆境、耐非生物逆境，以及適應機械化與耕作制度等農藝性狀。
2. 種源（Germplasm）收集與引種（Plant Introduction）的生態與遺傳學原理：引種地不可盲目挑選，必須依據具體的育種目標，綜合考量「氣候生態相似律（Principle of Climatic Analogy）」、「瓦維洛夫（N. I. Vavilov）作物起源與多樣性中心理論」、「逆境天擇棲地匹配（Environmental Selection Pressure）」及「植物檢疫安全性」來決定最佳引種區域。

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解題方法

本題為標準的兩段式申論題，應採「目標層次歸納 $\rightarrow$ 目標導向引種推演」的邏輯架構作答：

1. 第一部分（育種目標）：跳脫零碎條列，依「產量、品質、生物逆境、非生物逆境、農藝與機械化」五大範疇有系統地闡述，展現專業廣度與術語掌握度（例如使用收穫指數、光鈍感、倒伏等專業名詞）。
2. 第二部分（引種地決定）：將「育種目標」設為出發點，將「引種地條件」作為對應解，分述不同育種需求如何映射至特定的地理與生態棲地（例如：豐產與直接利用對應「相似生態帶」；發掘稀有抗病蟲基因對應「作物起源中心／野生種棲地」；耐非生物逆境對應「極端環境天擇區」；特異品質對應「特定栽培傳統區」）。

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選項分析

本題為公職考試之專業申論題，無選擇題選項。考生在閱卷評分構面上的關鍵得分點剖析如下：

• 作答完整性要求：若僅回答產量與品質，未提及抗逆性（生物／非生物）與機械化適應性，得分僅能落在及格邊緣。
• 邏輯鏈結要求：第二子題若僅單純背誦「瓦維洛夫起源中心」或「引種注意事項」，而未緊扣「針對育種目標」展開論述，屬於跑題扣分項；必須明確說明「何種育種目標」導向「何種引種地」。
• 檢疫與法規考量：引種地決定若能補充分析引種地的植物檢疫疫情風險（避開重大檢疫性有害生物疫區），可展現考生對實務規範的敏銳度，形成加分亮點。

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解題技巧

1. 五字訣速記育種目標：「產、質、抗、耐、適」（高產、優質、抗病蟲、耐逆境、適機採與栽培制度）。
2. 引種地配對矩陣：

• 育種目標為「高產／直接利用」 $\rightarrow$ 挑選「同緯度、氣候生態相似區」（光週期與積溫相近）。
• 育種目標為「廣譜抗病蟲／全新等位基因」 $\rightarrow$ 挑選「初級／次級多樣性中心（起源中心）」尋找野生近緣種或地方品種。
• 育種目標為「耐旱／耐鹽／耐寒」 $\rightarrow$ 挑選「極端自然天擇生態區」（如沙漠邊緣、鹽鹼地、高緯高海拔地區）。

3. 陷阱提示：切忌忽略日照長短（感光性）與溫度的影響。引種地若緯度差異過大，即使作物引進後生長旺盛，亦可能因光週期不適應而無法正常開花結實（如短日照作物移至長日照環境導致營養生長過盛、延遲開花）。

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【答案】

一、一般作物的育種目標

一般作物的育種目標應兼顧生產者、加工運輸業者與消費者的需求，主要涵蓋下列五大面向：

1. 增產潛力與產量穩定性（High and Stable Yield）

• 提高作物的生物產量與經濟產量，並改善收穫指數（Harvest Index, $HI = \frac{\text{經濟產量}}{\text{生物產量}}$）。
• 培育理想株型（Ideotype），使其在高密度栽植或高肥力條件下具備良好的受光態勢與耐肥抗倒伏能力。

核心觀念

本題考查自交作物（Self-pollinated crops）雜交後裔處理方法中，**單粒後裔法（Single Seed Descent method, SSD 法）與譜系法（Pedigree method，又稱系譜法）**之原理與實務比較。

1. 基本定義：

• 譜系法：自 $F_2$ 世代開始，每世代均在田間依個體性狀進行嚴格選拔，並詳細記錄每一入選株（系）之親緣系譜（Pedigree records），兼顧世代純化與表型淘劣。
• 單粒後裔法：由 Goulden（1939）提出、Brim（1966）改良推廣。自 $F_2$ 世代起，每株僅收穫一粒種子（或兩粒作備份）混合播種至下一世代，世代前進期間不進行人工選拔，直至近乎純合（通常為 $F_5$ 或 $F_6$ 世代）後，再採單株收穫進行品系試驗與選拔。

2. 遺傳原理： 自交作物連續自交 $m$ 代後，雜合體比例隨世代以 $\left(\frac{1}{2}\right)^{m}$ 遞減，純合體頻率增至 $1 - \left(\frac{1}{2}\right)^{m}$。隨著顯性效應消除，相加性遺傳變異（Additive genetic variance）完全釋放。

• 譜系法屬於**「邊分離純化、邊進行表型選拔」**。
• 單粒後裔法則採取**「先純化、後選拔」**策略。

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解題方法

回答「比較型」申論題時，切入點應建立在兩者**「作業流程本質差異」**（是否保留系譜、是否早期選拔、世代推進場所），進而從以下四個維度系統化開展優缺點：

1. 時間與年限（加代效率）
2. 空間與成本（田間佔地與人力紀錄）
3. 群體遺傳變異（重組型保留與漂變）
4. 選拔效率（早期淘劣能力與純系評估精確度）

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選項分析（申論題要素對照）

本題為申論問答題，無選擇題選項。核心評分要素之對照分析如下：

比較維度	單粒後裔法（SSD 法）	譜系法（Pedigree 法）	SSD 相對優劣勢判斷
生長環境與加代	可於溫室、生長箱高密度種植，1 年可繁殖 2～3 代	必須在目標田間自然環境下種植，通常 1 年僅 1 代	優點（縮短育種年限）
土地與人力需求	單株所需空間小（可密植），不需記錄系譜	單株/株系行佔地廣，需耗費巨大人力掛牌、記錄與選拔	優點（省地、省工、成本低）
$F_2$ 遺傳多樣性	每株均有代表留存，理論上完整保留 $F_2$ 分離庫	早期選拔可能因環境誤差或上位效應而誤淘優良基因型	優點（維持最大遺傳變異）
選拔世代與精準度	延遲至 $F_5 \sim F_6$ 純合世代選拔，無顯性干擾，可重複試驗	早期世代（$F_2 \sim F_4$）雜合度高，顯性與環境效應大	優點（純系評估可靠度高）
不良基因型早期淘汱	早期不淘汰，劣質基因型一併推進至純系世代	早期即可淘汰劣質株（如感病、嚴重倒伏、矮生畸形）	缺點（增加後期品系試驗負擔）
系譜資料累積	無任何世代系譜記錄，無法追溯親本遺傳貢獻途徑	有完整系譜歷程，能掌握性狀遺傳動態與親和力資料	缺點（缺乏遺傳研究依據）
缺株與天擇風險	發芽率低或不稔時，該個體即永久遺失（漂變風險）	每株收穫多粒種子，具備後備族群，遺失風險低	缺點（易受發芽不良影響）

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解題技巧

核心觀念 本題測驗作物育種學與經典遺傳學中最基礎且核心的兩種交配方式：回交（Backcross）與測交（Testcross）。

1. 回交（Backcross）：個體（通常為雜種第一代 $F_1$ 或後代分離世代）與其親本之一進行的交配。遺傳學上用於基因導入與遺傳背景恢復，核心在於利用「輪迴親（Recurrent parent）」逐步回收目標親本之優良遺傳背景。
2. 測交（Testcross）：待測個體與「隱性同型結合子（Homozygous recessive）」進行的交配。遺傳學上利用隱性對偶基因在雜合狀態下不遮蔽顯性性狀表現的特性，使後代表現型直接反映待測個體所產生之配子種類與比例。

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解題方法 本題為標準的申論型觀念比較題，切入點應採「定義界定 $\rightarrow$ 適用時機說明 $\rightarrow$ 遺傳學與育種學效益分析」之架構開展：

1. 精準界定定義：清楚寫出交配對象之遺傳組成特徵（回交強調「親本」，測交強調「隱性同型合子」）。
2. 分項詳列適用時機：切忌空泛列舉，應結合「遺傳分析」與「作物育種實務」（如抗性引進、雄性不稔轉育、基因型鑑定、連鎖圖譜繪製等）分點剖析。
3. 釐清兩者關聯：點出兩者的交集與差異（當回交所用之親本恰為隱性同型結合子時，該回交同時亦為測交），展現申論作答之深度。

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選項分析 本題為申論問答題，無選項。閱卷評分重點與採分結構如下：

• 回交之定義與適用時機：須答出輪迴親、非輪迴親（提供親）、質量性狀基因轉育、細胞質雄性不稔性（CMS）維持系轉育。
• 測交之定義與適用時機：須答出隱性同型合子、顯性個體基因型鑑定（$AA$ vs $Aa$）、連鎖互換率計算（三點測交、遺傳圖譜繪製）、雜種優勢之組合力檢定。

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解題技巧

1. 記憶口訣與判斷竅門：

• 「回交看親緣」：只要是子代跟親代交配即為回交（$F_1 \times P_1$ 或 $F_1 \times P_2$），親本不論顯性或隱性。
• 「測交看基因型」：交配對象必須能產生全隱性配子（如 $Aa \times aa$ 或 $AaBb \times aabb$），交配對象不限定必須為親本。

2. 常見陷阱：

• 誤以為「回交必然是測交」：若 $F_1$ 與顯性同型親本回交（$Aa \times AA$），後代全為顯性表現型，無法測知配子比例，此時屬於回交但絕非測交。
• 遺漏育種實務應用：僅回答課本上的遺傳學定義（如孟德爾定律驗證），而未論及作物改良中的「抗病轉育」與「自交系組合力測定」，分數將難以達到高標。

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【答案】

一、回交（Backcross）之定義及其適用時機

(一) 定義

回交係指雜種後代（通常為雜種第一代 $F_1$ 或其後續分離世代）與其親本之一所進行的交配。 在作物育種上，回交所用的親本分為兩類：

1. 輪迴親（Recurrent parent, RP）：綜合性狀優良，唯獨缺乏少數特定目標性狀的優良品種，在回交過程中反覆作為交配親本。
2. 非輪迴親／提供親（Non-recurrent parent / Donor parent, DP）：具備目標性狀（如抗病、抗蟲、矮稈）的親本，僅在最初進行一次雜交提供目標基因。

(二) 適用時機

1. 少數主效基因（質量性狀）之轉育： 當優良推廣品種（輪迴親）綜合性狀極佳，但缺乏某一抗病、抗蟲或抗逆境之單基因顯性或隱性性狀時，藉由提供親導入該基因，再

核心觀念

本題考查植物育種學中「遠緣雜交（種間雜交，Interspecific Hybridization）」的生殖隔離機制（Reproductive Isolation Mechanisms）及細胞遺傳學障礙。核心觀念涵蓋兩大層面：

1. $F_1$ 產生的障礙：主要為親本間的「受精前障礙（Pre-zygotic barriers）」與「受精後障礙（Post-zygotic barriers）」，涉及花粉－柱頭辨識、花粉管生長、受精作用，以及胚與胚乳發育的生理協調（如胚乳平衡數，Endosperm Balance Number, EBN）。
2. 回交世代（$BC$ 世代）產生的障礙：主要為 $F_1$ 植株在形成配子時的「減數分裂異常（Meiotic abnormalities）」導致的雜種不稔性（Hybrid sterility）、核質不相容性（Nucleo-cytoplasmic incompatibility），以及回交時再次面臨的配子競爭與胚胎退化。

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解題方法

本題為經典申論題，切入點必須依據植物有性生殖與遺傳發育的「時間軸」與「生理機制」依序開展，切忌將兩階段困難點混為一談：

1. 結構切分：明確分為「第一部分：產生 $F_1$ 之困難點」與「第二部分：產生回交世代之困難點」。
2. $F_1$ 困難點論述軸線：

• 授粉前：開花期不遇（物候隔離）。
• 授粉與受精：柱頭與花粉不親和、花粉管生長受阻。
• 受精後：胚或胚乳提早敗育、雜種幼苗生活力弱或致死。

3. 回交世代困難點論述軸線：

• $F_1$ 配子形成：非同源染色體減數分裂無法正常聯會配對，形成單價體與非整倍體配子，導致雌、雄配子高度不稔。
• 遺傳與生理互作：核質不相容引發胞質雄性不育。
• 回交過程：$F_1$ 可育配子比例極低，與輪迴親本再次回交時仍存在受精與胚發育障礙，或產生雜種崩潰（Hybrid breakdown）。

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選項分析

本題為國家考試之申論題，非選擇題，無個別選項。閱卷評分重點與各項機制的評分佔比如下剖析：

1. 受精前障礙評分點：考生若僅回答「花粉不合」，得分極低；必須明確指出花期不一致、花粉在異種柱頭上無法萌發、花粉管破裂或生長速度遲緩無法抵達胚囊等具體生理生化機制。
2. 受精後胚發育評分點：必須點出「胚乳發育不全或提早崩解（EBN 失衡）」導致幼胚因缺乏養分而死亡，這是育種上需以「幼胚拯救（Embryo rescue）」技術克服的關鍵。
3. $F_1$ 不稔性評分點（回交困難核心）：此為第二子題的得分關鍵。必須運用細胞遺傳學觀念，闡明親本染色體結構或數目差異，導致減數分裂前中期染色體無法配對形成雙價體（Bivalents），造成配子染色體不平衡而敗育。
4. 核質互作評分點：補充異源胞質與外來核基因不協調（核質不相容），能展現高分群考生的專業深度。

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解題技巧

1. 時間軸分期記憶法：

• 產生 $F_1$ $\rightarrow$ 卡在「授粉受精」與「種子（胚／胚乳）形成」。
• 產生回交世代 $\rightarrow$ 卡在「$F_1$ 減數分裂（染色體配對）」與「配子育性」。

2. 避免常見觀念陷阱：

• 陷阱一：在說明產生 $F_1$ 困難時，誤寫「染色體無法配對」。此時尚未進行 $F_1$ 的減數分裂，受精卵形成只需配子融合，染色體不配對是影響 $F_1$「自身的配子形成」，而非阻礙 $F_1$ 植株本體的產生。
• 陷阱二：忽略回交時需要以 $F_1$ 與輪迴親本（Recurrent parent）進行雜交，若 $F_1$ 雄不育，則只能作為母本；