109 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

本題考查作物育種中五個不同層次的概念：交配設計、品種權技術審查、基因型分析、無融合生殖，以及以全基因組標記預測育種價值。作答時要把每個名詞的「定義」與「育種用途」都交代清楚，並區分相近概念，例如 genomic selection 與傳統標誌輔助選拔、apomixis 與營養繁殖。

解題方法

依序採「是什麼、如何判定或操作、育種上有何用途」說明。涉及統計或分子分析的名詞，補上核心流程或概念式；涉及 DUS 的名詞，分別界定三項判準，避免只寫出英文全名。

各名詞詳解

（一）diallele cross：雙列雜交

核心觀念： 雙列雜交是以一組親本進行成對雜交，使各親本與其他親本互交或依設計方向交配，再評估親本及雜交組合的表現。若親本數為 $p$，完整雙列雜交可包括親本自交、正交與反交；實際設計也常省略自交或反交，以減少組合數。

分析目的通常是分解親本與組合的遺傳效應：

• 一般組合力（general combining ability, GCA）：親本與多個親本雜交後的平均表現，主要反映加性基因效應。
• 特殊組合力（specific combining ability, SCA）：特定雜交組合的表現偏離其親本 GCA 預期值的程度，常與顯性、上位性等非加性效應有關。

解題方法與育種應用： 選定一組具代表性的親本，按雙列設計配出雜交組合，在相同或適當的試驗環境下比較性狀表現，再依統計模型估計 GCA、SCA，必要時也估計母本效應或正反交差異。GCA 高的親本可作為優良親本來源；SCA 高的組合則可優先評估是否適合作為雜交品種。

雙列雜交也能用來研究雜種優勢及遺傳方式，協助親本篩選與配組。其效用受親本代表性、試驗環境及採用的分析模型影響。

（二）distinctness, uniformity and stability（DUS）testing：可區別性、一致性與穩定性試驗

核心觀念： DUS 是新品種審查中的技術試驗，用標準化方法檢查品種是否具有下列三項特性：

• 可區別性（distinctness）：申請品種須能以至少一項重要性狀，明確區別於已知品種。
• 一致性（uniformity）：同一品種的植株在相關性狀上須具有足夠一致程度。允許的植株間變異程度，會依繁殖方式及作物種類等因素訂定。
• 穩定性（stability）：品種經繁殖或逐代繁殖後，主要性狀仍能維持一致，不因繁殖世代而產生不符合描述的變化。

DUS 檢查通常依作物別的性狀表與試驗規範進行，觀察植株性狀，並在適當環境或繁殖世代中評估其差異、變異與穩定情形。DUS 是品種性狀的技術審查，不等同於產量、品質或抗病性優越的農藝價值評估。

育種應用： 育種者可依 DUS 原則整理新品系的性狀描述，並在申請品種權或進行品種審查時提供可比較的性狀資料。育種過程中，也可藉由檢查品系一致性與繁殖後穩定性，確認品種特性能否可靠重現。

（三）genotyping-by-sequencing（GBS）：定序式基因型分析

核心觀念： GBS 是一種以定序取得大量分子標記基因型的技術。典型流程是利用限制酶切割基因組 DNA，降低需分析的基因組複雜度，再將不同個體的 DNA 片段建庫、定序，並以生物資訊方法比對序列、辨識單核苷酸多型性（SNP）等標記，最後判定各個體的基因型。

相較於完整基因組定序，GBS 聚焦於基因組中特定片段，能以較有效率的方式取得大量標記資料；但辨識到的標記與其品質會受酶切位點、定序深度、基因型缺漏及分析流程影響。

育種應用： GBS 可用於種原遺傳多樣性與親緣分析、連鎖圖譜建構、數量性狀基因座（QTL）定位、基因體關聯分析，以及分子標記輔助選拔或基因體選拔。

核心觀念

地方品系（landrace）是長期在特定地區由農民留種、栽培與選拔，並適應當地環境與耕作方式的作物族群。它們通常具有較高的遺傳變異，不同植株或不同部落保存的品系也可能各有特色。

地方品系對現代育種的重要性，在於它們是重要的種原與有利基因來源：

• 可提供抗病蟲害、耐旱、耐淹、耐鹽、耐瘠地等適應性基因。
• 可提供特殊品質性狀，例如香味、色澤、口感及營養成分。
• 遺傳變異可供育種者選拔利用，拓展栽培品種的遺傳基礎，降低過度依賴少數品種造成的遺傳脆弱性。
• 保存地方品系有助於保留作物遺傳資源，供未來環境變遷或新病蟲害出現時利用。

解題方法：以回交育種導入香味基因

題目指出香味由一個顯性基因控制，且目標是將陸稻的香味基因導入稉稻。適合採用回交育種（backcross breeding）：以具香味的陸稻作為非輪迴親，稉稻作為輪迴親，逐代回交稉稻，並在每一代選留帶有香味基因的後代。如此可保留目標基因，同時逐步恢復稉稻的遺傳背景。

設香味基因為 $A$，不具香味等位基因為 $a$；假設香味陸稻為 $AA$，不具香味的稉稻為 $aa$。

1. **親本雜交：**以香味陸稻 $AA$ 與稉稻 $aa$ 雜交，所得 $F_1$ 為 $Aa$，表現香味。
2. **第一次回交：**選 $F_1$ 與稉稻輪迴親 $aa$ 回交，產生 $BC_1$。後代基因型約有一半為 $Aa$、一半為 $aa$；選出具香味的 $Aa$ 個體。
3. **連續回交與選拔：**將選出的具香味個體再次與稉稻 $aa$ 回交，每代均選留具香味植株，形成 $BC_2、BC_3$ 等世代。回交次數依稉稻性狀恢復程度與育種目標決定。

核心觀念

本題考查自交不親和性（self-incompatibility, SI）的定義、遺傳分類與克服方法。自交不親和性是指雌雄生殖器官及配子具有正常功能，但同一植株自花授粉，或特定基因型間授粉後，花粉萌發、花粉管生長或受精受到抑制，因而無法正常結種子的現象。

鳳梨具有自交不親和性。栽培時若花粉未能來自相容的異株，果實仍可發育，但不形成種子，因此形成無子果實。就本題的用語而言，所問的生殖特性是自交不親和性；無子果實的發育則與單為結果等因素有關。

解題方法

先從「無子鳳梨」連結到花粉與種子形成受阻，再由第（二）題所問的兩種分類判斷題目指的是自交不親和性：此性質依花粉不親和反應由何者的基因型決定，分為配子體型與孢子體型。第（三）題則列出能解除或暫時減弱不親和反應、使自交得以結種子的常見處理方法。

分題作答

（一）無子鳳梨是以何種生殖特性育成？（5 分）

答：利用自交不親和性。鳳梨的自花花粉不能順利完成受精；栽培時避免相容的異株花粉授粉，果實仍能發育而不形成種子，因而呈現無子特性。

（二）此生殖特性在不同物種分為哪兩種？（8 分）

核心觀念

本題考查「雜草型水稻」（weedy rice）的辨識、雜草性狀、米質影響，以及如何透過水稻種子繁殖制度降低種子混雜。這類植株外觀與栽培稻相似，異型株可以在株高、穗形、穗色與稻穀性狀上呈現多樣差異；由於與栽培稻親緣接近，田間辨識與拔除都不容易。

作答時要分清兩組性狀：一組會使種子或米粒不符合商品稻米的外觀與品質要求；另一組則有助於植株在稻田中繁殖、躲避管理並延續族群。

解題方法

先依「與栽培稻相似、但在稻田中成為問題異型株」判定物種，再分別回答其品質缺點與雜草適應性。最後回到種子繁殖制度，從種源純度、繁殖田檢查、去雜與分級繁殖等環節，說明如何阻斷異型株由種子傳播。

（一）可能的物種

這些植株是雜草型水稻，又稱雜草稻或野生型水稻，通常歸於栽培稻的雜草型態，學名常寫作 Oryza sativa f. spontanea。

它們不是外觀相近的普通禾本科雜草，而是與栽培稻極為接近的水稻類型，因此株高、葉片、穗部等性狀可能與栽培品種相似，也可能表現紅色穎果、長芒、易落粒等異型特徵。

（二）會降低米質的性狀

下列性狀會降低稻穀純度或商品米品質：

1. 紅色或褐紅色果皮（米糠層）：去殼後米粒外觀帶紅，混入白米會造成色澤與外觀不均，降低商品價值。
2. 粒形、粒長或粒寬與栽培品種不同：混收後造成米粒大小與外觀不整齊，也可能影響碾製與分級。
3. 不同的成熟期或穀粒色澤：成熟不一致或穀殼、穀粒顏色差異，會增加收穫與乾燥管理困難，並降低批次整齊度。
4. 易脫粒及穀粒成熟不整齊：易落粒會增加田間落穀與收穫損失；混入收穫物後也會形成異品種或異型粒。

其中，紅色果皮是雜草型水稻常見且容易辨認的米質缺點。

（三）有助於其在水稻田中生存的性狀

雜草型水稻具有多種有利於延續族群的性狀：

1. 易脫粒：穀粒在收穫前落入田間，形成土壤種子庫，供下一期作萌發。
2. 種子休眠或較長的田間存活能力：種子不會同時萌發，可分散萌發時間，降低一次性管理的效果；不同族群的休眠程度不一。
3. 與栽培稻相似的外形：可藉由「擬態」降低被辨認、拔除的機會。
4. 生育期或成熟期有差異：成熟較晚的植株可能在栽培稻收穫後仍留在田間並完成結實。
5. 分蘗多、競爭力強或生長勢旺盛：有助於取得光照、養分與空間，增加結穗及產種量。