113 高普考高考二級 農業技術 作物育種學 考古題詳解

核心觀念與解題方法

本題考查作物育種中六個常見名詞，涵蓋種原保存與利用、族群品種、基因表現調控、病害抗性配置，以及加速世代與固定純系的方法。作答時，每個名詞依序交代「定義、形成或作用方式、育種上的用途或現象」，即可完整呈現重點。

（一）core collection（核心種原）

**意涵：**核心種原是從大型種原庫中，依據來源、形態、農藝性狀及遺傳標記等資料，選出數量較少、但力求保留原種原庫主要遺傳多樣性與變異範圍的一組代表材料。

**育種應用：**核心種原可降低種原評估與管理的時間、空間及成本，方便育種者快速篩選具有抗病、耐逆境、品質或特殊農藝性狀的材料，並作為親本選拔與遺傳研究的起點。核心種原是大型種原庫的代表性子集，不等於取代原始種原庫；若核心樣本選取不當，稀有等位基因仍可能未被納入。

（二）synthesis variety（合成品種）

**意涵：**合成品種是將數個具有優良一般組合力、且在生殖上相容的自交系、品系或其他親本混合，讓親本彼此隨機交配後形成的族群品種。其遺傳組成以多個親本的基因重組為基礎，通常保留一定程度的遺傳變異。

**育種應用：**在異交作物中，育種者可選取一般組合力佳的親本建立合成品種，利用親本間的互交與基因重組發揮雜種優勢，並以族群方式供應種子。合成品種可以經由隔離繁殖維持，但因為族群仍會分離與重組，後代不會像高度純合的自交系那樣整齊一致，繁殖時須注意外來花粉污染及族群組成變動。

（三）epigenetics（表觀遺傳學）

意涵：表觀遺傳學研究在DNA 鹼基序列未改變的情況下，基因表現如何受到可遺傳或可維持的調控。常見機制包括 DNA 甲基化、組蛋白修飾及小 RNA 調控；這些機制會影響染色質狀態，進而改變基因的活化或抑制程度。

**育種現象與應用：**相同或相近的基因型，可能因表觀遺傳狀態不同而呈現不同性狀；環境刺激也可能引發表觀變化，部分變化可跨細胞分裂維持，少數可跨世代傳遞。育種上可研究其對開花期、逆境反應、產量或品質的影響，並評估穩定性與遺傳性。表觀遺傳變化不是 DNA 序列突變，且並非每一種表觀狀態都能穩定遺傳。

（四）multiline variety（多系品種）

**意涵：**多系品種是由數個在主要農藝性狀上高度相似、但各自帶有不同抗病基因的近等基因系混合而成的品種。各系通常有相近的株高、成熟期及外觀，使田間整體表現接近單一品種。

**育種應用與現象：**若病原菌族群能克服其中某一系的抗性，其他帶有不同抗病基因的系仍可抵抗病害，因而降低病害在田間快速擴展及造成重大損失的風險。多系品種的效果依賴各系對應的抗病基因、混合比例及病原菌族群特性；若多個抗性基因都已遭病原菌克服，防病效果便會下降。

核心觀念

臺灣栽培的蕎麥主要分為甜蕎（普通蕎麥，Fagopyrum esculentum）與苦蕎（韃靼蕎麥，F. tataricum）。本題關鍵在於兩者的授粉與繁殖特性不同，因此增產育種的著力點也不同：

• 甜蕎是異型花柱、自交不親和作物，主要依靠昆蟲在不同花型間授粉。
• 苦蕎通常是同型花柱、自交親和作物，可自花授粉並形成較穩定的自交後代。

產量可概括為單位面積內植株數、每株有效果數、每果粒重等構成因素的綜合表現；育種上須兼顧結實率、粒重、成熟整齊度與不落粒性。

解題方法

先辨認兩種蕎麥的繁殖系統，再逐一連結其低產原因與可採用的育種途徑：

1. 甜蕎的結實受異花授粉與昆蟲媒介影響，增產重點是改善授粉結實及選育高產、穩產族群。
2. 苦蕎可自交結實，較容易固定有利基因，增產重點是純系選拔、雜交後代選拔及產量構成性狀改良。

一、甜蕎：改善異花授粉與結實，選育高產族群

甜蕎有兩種花型：長花柱、短雄蕊的 pin 型，以及短花柱、長雄蕊的 thrum 型。兩型間具有異型自交不親和性，同型花粉通常不能有效受精，須仰賴不同花型間的授粉；昆蟲活動不足、花期不一致或環境不利授粉，都會降低結實率。

增產育種可採下列方向：

• **選拔高結實、高產個體與族群：**在適合的授粉條件下進行田間選拔，重點觀察有效分枝、每株成熟果數、千粒重、成熟整齊度及不落粒性，再以族群選拔或循環選拔累積有利基因。
• **改善花期與花型協調：**選育花期集中、不同花型開花期相互配合的材料，促進有效異花授粉；田間繁殖與品系比較時，應確保兩種花型都能參與授粉。
• **利用雜種優勢：**甜蕎為異交作物，可透過適當親本組合選育高產雜交族群或雜交種；

核心觀念

本題考查多體學（multi-omics）的基本概念、各類體學取得與分析巨量資料的方法，以及如何把不同層次的生物資訊整合到作物育種。作答時先依「由基因到性狀」說明各體學，再交代資料間的關係，最後聚焦於與育種決策直接相關的基因體學與表現型體學。

體學（omics）是以整體、高通量方式研究某一類生物分子或性狀的分析方法。相較於逐一檢測單一基因或代謝物，體學可在全基因組、全轉錄體或全代謝物的尺度取得大量資料；經過品質控管、統計分析與生物資訊整合後，可用來解析性狀形成機制及預測育種價值。

各類體學的含意與分析方法

體學間的關係

各類體學描述的是生物系統不同層次，並非彼此獨立。基因體提供遺傳變異的基礎；表觀基因體及轉錄體反映基因如何受到調控與表現；蛋白質體呈現基因產物及其作用狀態；代謝體反映生化反應的結果；表現型則是基因、環境及管理共同作用後可觀察到的性狀。

可用下列方向理解其整合關係：

核心觀念

水稻抽穗期是受多基因與環境共同影響的數量性狀。題目列出的 HD1、HD6、EHD1、DTH8、RFT1、GHD7 基因參與光週期反應及開花訊號調控；各基因間也會交互作用。EHD1 可促進下游開花訊號，RFT1 是促進抽穗的開花素基因；HD1、HD6、DTH8、GHD7 則依光照長短及基因組合影響抽穗時間。

表中的羅馬數字代表不同基因型，不是等位基因效應強弱的排序。不能只憑「I、II、XVIII」直接判定哪個基因型促進或延遲抽穗，應比較基因型與實際抽穗日數的關聯。

解題方法

先分開比較一期作與二期作，再找臺灣品種和日本品種間一致的基因型差異。判斷近同源系的親本時，則優先選擇抽穗期差異明顯、且在非目標抽穗期基因上與臺南 11 號較相近的供體品種。

（一）四個臺灣品種的基因型與抽穗期關係

一期作四品種抽穗期為 93–96 日，差距僅 3 日。儘管 HD6、DTH8、HD1 的基因型不完全相同，抽穗日數仍相近，顯示一期作下，這四個品種的基因型差異未造成明顯的抽穗期差距。

二期作抽穗日數為 62–69 日，品種間差距增至 7 日。臺南 11 號為 69 日，是四品種中最晚者；其基因型為 HD6 I、DTH8 I、HD1 XVIII。桃園 3 號與高雄 145 號均為 62–63 日，HD6、DTH8 都是 II，HD1 則分別為 II、IV；臺中 194 號的 HD1 也是 XVIII，但抽穗期為 63 日。因此，表中沒有呈現單一基因型與抽穗日數的一對一關係，應以多基因組合及基因交互作用解釋。

四個臺灣品種都具有 EHD1 II、RFT1 I、GHD7 I，這些共同基因型不足以解釋品種間抽穗差異；變異主要落在 HD6、DTH8、HD1 等基因組合。特別是臺南 11 號二期作較晚，但臺中 194 號雖同為 HD1 XVIII，二期作卻早 6 日，說明不能只將差異歸因於 HD1。

（二）臺灣品種與日本品種的抽穗期差異

四個臺灣品種的一期作為 93–96 日，二期作為 62–69 日；日本品種一期作為 75–87 日，二期作為 50–54 日。整體而言，日本品種較早抽穗。

表中最一致的差異是 EHD1：臺灣品種均為 II，日本品種均為 I。HD1 也呈現顯著差異：臺灣品種為 II、IV 或 XVIII，日本品種為 I、II 或 VI。HD6 在日本四品種均為 II，臺灣品種則有 I、II 兩型。相較之下，RFT1 與 GHD7 在兩地品種中均為 I，不能解釋這組品種的差異；DTH8 在臺日品種間都有 I、II，單靠此基因也無法說明整體差距。

因此，依表中比較，臺灣與日本品種的抽穗期差異主要與 EHD1、HD1、HD6 的基因型差異相關，並受到其他基因組合及栽培季節影響。

（三）近同源系親本選擇與分子標誌選育

親本選擇：良稔。