110 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

正向遺傳學（forward genetics）是從「可觀察的表型差異」出發，先找出具有目標性狀的突變體，再追查造成該性狀的基因及其功能。誘變育種正是此方法的重要應用：先以物理或化學誘變劑增加遺傳變異，再從大量處理後代中篩選具有育種價值的個體。

它與反向遺傳學的方向相反：反向遺傳學先選定基因或序列，再觀察改變該基因後產生的表型。

解題方法：誘變育種的流程

1. 選定材料與目標性狀 選擇適合誘變的種子、花粉、芽體或組織培養材料，並設定育種目標，例如矮性、早熟、抗病、耐逆境或品質改良。通常以農藝性狀良好的品種作為親本，期望在保留其優良背景的同時，改變特定性狀。

2. 施行誘變處理 以物理誘變劑（如伽馬射線、X 射線或離子束）或化學誘變劑（如 EMS）處理材料，增加基因組中的突變。誘變會同時產生大量不同突變，突變的方向與位置並非依育種者需求而定，因此誘變本身不是「製造指定性狀」，而是增加可供篩選的變異來源。

3. 培育後代並進行表型篩選 將處理材料種植成株，常稱為 $M_1$ 世代；再繁殖其後代，於 $M_2$ 及後續世代觀察、篩選目標表型。許多突變在 $M_1$ 代仍為雜合，或受嵌合現象影響，待後代分離後較容易辨認隱性突變。因此，$M_2$ 世代常是重要的突變篩選世代。

4. 確認遺傳性與穩定性 對候選突變株進行後代檢定，確認表型可遺傳且表現穩定；並透過分離分析判斷遺傳方式，再檢查是否伴隨不利性狀。

核心觀念

合成品種（synthetic variety）是由若干個經選拔且彼此具有良好配合力的親本，在隔離條件下互相授粉形成的族群。此題指定使用自交系，重點在於：自交系本身雖然純合、整齊，但育成合成品種前，必須評估其與其他親本雜交後的表現，尤其是一般配合力（general combining ability, GCA）。

合成品種與單交或雙交雜交種不同：它不是每年重新進行固定組合的人工雜交，而是由選定親本互相授粉形成，後續可在隔離條件下以開放授粉方式繁殖。其族群內仍保有一定遺傳變異，通常可利用雜種優勢，並兼具留種繁殖的便利性。

解題方法與育種程序

1. 培育自交系

由適當的育種材料開始，經連續自交及選拔，取得多個具有目標性狀的自交系。選拔性狀可包括產量、成熟期、抗病性、抗逆性及株型等。

2. 評估配合力

將各自交系與測驗親本進行測交，或利用多系互交測驗（polycross）評估配合力。合成品種的親本應具有良好的一般配合力，亦即與不同親本雜交時，整體上能產生表現良好的後代。

若預定使用 $n$ 個自交系，理論上可進行各系間的成對雜交；所有不同親本組合數為

實際育種時，可依材料數量與授粉方式採用適合的配合力測驗方法。

3. 選定合成親本

依配合力測驗結果，選出數個彼此配合良好、且性狀互補的自交系。親本數目須兼顧品種表現與族群繁殖能力；選入的親本愈多，族群遺傳基礎通常愈廣，但也須確保各親本都對合成品種有實際貢獻。

4. 隔離種植並促進互相授粉

核心觀念

本題考查繁殖方式如何影響個別植株、品種及種的遺傳變異，並進一步連結到育種方法與品種維持。核心在於比較有性繁殖與無性繁殖：

• 有性繁殖經由減數分裂形成配子，再經受精產生後代；分離與重組使後代基因型多樣。
• 無性繁殖不經配子與受精，後代主要由體細胞分裂而來，通常與母株基因型相同，稱為無性系（clone）；體細胞突變可造成無性系內變異。

遺傳特性可分三個層次理解：

1. 個別植株：植株自身是純合、雜合，或具有由突變、嵌合等形成的變異。
2. 品種：品種內植株彼此是否遺傳一致，以及繁殖後能否維持該一致性。
3. 種：種內不同品種、族群與個體間所包含的遺傳變異範圍。

解題方法與比較

以「繁殖方式 → 後代遺傳變化 → 品種特性 → 育種與維持方式」逐層比較，可完整回答題意。

核心觀念： 獨立分配律是孟德爾遺傳定律之一，說明不同基因座的等位基因，在形成配子時各自分離與組合；某一基因座的分配，不影響另一基因座的分配。以雙因子雜合個體 $AaBb$ 為例，若兩基因座彼此獨立，形成 $AB$、$Ab$、$aB$、$ab$ 四種配子的機率相同，均為 $1/4$。

解題方法： 作答時應同時交代「適用條件」與「遺傳結果」：此律適用於位於不同染色體上的基因，或同一染色體上相距甚遠、重組率近似 $50\%$ 的基因。雙因子雜交 $AaBb \times AaBb$ 在完全顯性等條件下，後代表現型比例為 $9:3:3:1$，是獨立分配律的典型結果。

解題技巧： 關鍵字是「不同基因座獨立組合」。不可把獨立分配律誤解為同一基因座的兩個等位基因分離；後者是孟德爾的分離律。若兩基因緊密連鎖，配子種類與比例會偏離獨立分配的預期。

（二）Balancing selection（平衡選汰）

核心觀念： 平衡選汰是指選汰作用使族群中的兩種或多種等位基因長期維持，而不是使其中一種迅速固定、其他等位基因消失。其結果是維持族群內的遺傳多型性。

解題方法： 常見機制包括：

1. 雜合子優勢： 雜合基因型的適存度高於兩種純合基因型，因此兩種等位基因都能在族群中保留。
2. 頻率依賴性選汰： 某等位基因愈少見時，適存度愈高；其頻率上升後，優勢減弱。
3. 環境或時空差異造成的選汰： 不同基因型在不同環境或不同時間具有適存度優勢，因而共同維持。

因此，答題重點是說明選汰如何「維持多型性」，而不只是泛稱族群受到選汰。

解題技巧： 看到 balancing，抓住「平衡維持多種等位基因」即可；不要與定向選汰混淆。定向選汰通常使某一等位基因頻率增加，平衡選汰則使多種等位基因得以持續存在。

（三）Multiple population breeding system（多族群育種系統）

核心觀念： 多族群育種系統是同時維持並改良兩個或多個育種族群的育種制度。各族群通常分別進行選拔與繁殖，並依育種目標安排族群間的測交或交換材料，以累積有利基因、拓展遺傳變異，或提高族群間雜種的表現。

解題方法： 作答可從「族群數目、選拔方式、利用目的」三方面說明：