113 高普考高考二級 動物技術 家畜育種學 考古題詳解

核心觀念

本題考查不同動物產業的繁殖體系分層，以及各層如何依其在產業中的功能設定育種目標。作答時要先交代繁殖體系的上下游關係，再說明每一層選拔什麼性狀、這些性狀如何符合該層的任務。

育種目標會隨繁殖層級而異：上層重視遺傳改良潛力與種用價值，下層則更重視生產效率、產品品質、健康與飼養適應性。乳牛、豬與伴侶動物的產業目的不同，不能套用同一組育種目標。

解題方法

依「產業結構 → 各層功能 → 各層育種目標」作答。產業層級可概括為：

• 育種核心群（核心水平）：產生遺傳改良，保留並選拔優良種原。
• 擴繁層：繁殖、擴大並移轉核心群的遺傳進展。
• 生產或商品層：生產乳、肉或伴侶動物，重視實際用途及經濟效益。

不同產業的層級名稱與運作方式不盡相同，答題時應以其產業特性說明，而非只列通用名詞。

乳牛產業

產業結構

乳牛育種通常採核心育種群—種牛繁殖與擴散—商業乳牛群的結構。核心育種群透過性能紀錄、系譜資料及後裔檢定等方式評估種公牛與種母牛；優良遺傳材料再經人工授精等方式擴散至商業牛群。商業乳牛群以生產牛乳為主，並將其生產表現回饋至育種評估。

各層育種目標

• 核心育種群：提高乳量及乳成分（乳脂、乳蛋白），並兼顧乳房與肢蹄構造、繁殖力、健康、壽命及泌乳持續性。育種目標不宜只追求單一乳量，以免犧牲繁殖力或健康。
• 種牛繁殖與擴散層：選用遺傳評估可靠、能穩定傳遞優良性狀的種公牛與種母牛；著重遺傳進展的有效擴散，以及控制近親交配。
• 商業乳牛群：以每頭牛終生生產效率與獲利為核心，重視乳量與乳成分、繁殖效率、乳房及肢蹄健康、耐熱性、飼料利用率和長壽性。此層亦需適應實際飼養環境與管理條件。

豬產業

產業結構

現代養豬常採三系或四系雜交，形成核心育種群、祖代（GP）、父母代（PS）及商品豬等層級。核心群負責選育純系或專門化品系；祖代與父母代負責繁殖擴散；商品場則利用雜交優勢生產肉豬。常見分工是母系偏重繁殖性能，父系偏重生長與胴體性狀。

各層育種目標

• 核心育種群：依品系用途選拔。母系著重每胎產仔數、仔豬存活率、泌乳能力、母性及繁殖壽命；父系著重日增重、飼料效率、瘦肉率、胴體品質及生長健壯度。各性狀須配合遺傳評估與品系專門化。

核心觀念

本題考查兩個「群體參數」的意義、所包含的變異來源，以及它們如何影響選拔與個體評估的準確度。遺傳率與重複勢都不是個體固定不變的數值，而是針對特定族群、性狀、環境與測定方式估計的參數。

**性狀遺傳率（heritability）**表示表型變異中，有多少比例可歸因於遺傳變異。家畜育種中常用狹義遺傳率：

其中，$\sigma_A^2$ 為加性遺傳變異，$\sigma_P^2$ 為表型變異。狹義遺傳率反映親代表型與子代遺傳價值之間的關聯，是預測選拔反應的重要參數。

**重複勢（repeatability）**是同一個體同一性狀在不同時間或不同場合測得的表型值之間的相關程度。其常用表示式為：

其中，$\sigma_G^2$ 為遺傳變異，包含加性、顯性及上位性遺傳變異；$\sigma_{PE}^2$ 為永久環境變異，即會持續影響該個體多次紀錄的環境效應。表型變異另包含暫時環境變異：

$\sigma_{TE}^2$ 會影響單次紀錄，但不會持續影響同一個體的後續紀錄。

解題方法

比較兩者時，先看「分子包含哪些變異」，再看「主要用於哪種育種判斷」。

由於重複勢的分子包含加性遺傳變異及其他遺傳效應，還包括永久環境效應，狹義遺傳率只計入加性遺傳變異，因此在相同性狀、族群與變異分解下：

重複勢愈高，代表個體一次紀錄愈能代表其長期平均表現；但這不表示該性狀一定容易透過選拔改良。選拔反應取決於遺傳率，而非只看重複勢。

例如，以同一個體 $n$ 次紀錄的平均值進行評估，其平均值的重複勢為：

核心觀念

種用動物的遺傳估測，是利用個體本身及親屬的性能紀錄，推估其育種價（breeding value，BV），再據以比較與選留種畜。育種價代表個體可傳給後代的加性遺傳效果；實務上估得的數值稱為估計育種價（estimated breeding value，EBV）。

常用方法為選拔指數法（selection index）與最佳線性無偏預測法（best linear unbiased prediction，BLUP）。兩者都利用表型及其與育種價的統計關係，但納入資料與處理群體、環境效應的方式不同。

解題方法與原理

一、選拔指數法

選拔指數法將個體及其親屬的性能紀錄，依各項紀錄對育種價的預測能力加權合併，形成一個指數：

其中，$\mathbf{x}$ 是個體或親屬的表型資料向量，$\mathbf{b}$ 是各筆資料的權重。權重通常依表型與育種價的共變異數，以及表型資料彼此間的共變異數求得：

$\mathbf{P}$ 為各筆表型資料的共變異數矩陣，$\mathbf{G}$ 為各筆表型資料與目標育種價的共變異數向量。權重的設定使指數與真實育種價的相關盡可能高，藉此提高選拔準確度。

例如，估測公牛乳量育種價時，可把公牛母牛、全同胞或半同胞，以及女兒的乳量紀錄納入指數；各類資料的權重會依遺傳力、親緣關係及資料數量而不同。

二、最佳線性無偏預測法（BLUP）

BLUP 以線性混合模型同時描述環境效應與遺傳效應。常見模型可寫為：

其中，$\mathbf{y}$ 是觀察到的表型紀錄，$\mathbf{b}$ 是固定效應（如場別、年度、季節或性別），$\mathbf{u}$ 是個體的隨機加性遺傳效應，$\mathbf{e}$ 是殘差；$\mathbf{X}$ 與 $\mathbf{Z}$ 是對應的設計矩陣。

BLUP 透過混合模型方程式估計固定效應，並預測個體育種價。動物模型會利用系譜建立加性遺傳關係矩陣 $\mathbf{A}$，讓個體與已知親屬的紀錄一併提供遺傳資訊。其基本假設之一為：

核心觀念

本題考查多性狀選拔：育種目標同時包含肉牛的出生重與週歲體重，須在選留種牛時兼顧兩項性狀。出生重通常希望適中或較低，以降低難產風險；週歲體重則通常希望較高，以提升生長與產肉效益。因此，選拔方向不一定是兩項性狀都愈高愈好。

多性狀選拔的傳統方法有三種：

1. 順序選拔（tandem selection）
2. 獨立淘汰水準法（independent culling levels）
3. 選拔指數法（selection index）

解題方法

依「是否同時考慮多項性狀」及「如何決定留種個體」分類說明三種方法，並以出生重與週歲體重作例子。

一、順序選拔

先集中選拔一項性狀，達到預定標準後，再改選另一項。例如先逐代降低出生重，達到目標後，再選拔提高週歲體重。

此法容易實施，但各性狀不是同時受到選拔；改選下一項性狀時，前一項性狀可能因遺傳相關而退步，且改選期間可能失去對前一性狀的選拔壓力，因此整體效率通常較低。

二、獨立淘汰水準法

為每項性狀分別訂定最低或最高標準，個體必須同時符合所有標準才能留種。例如設定出生重不得超過某上限，且週歲體重不得低於某下限；只要其中一項未達標，即淘汰。

核心觀念

依親本在系譜上的親緣關係，配種策略可分為近親交配與異系交配。判斷重點是公、母畜之間是否具有共同祖先，以及親緣關係的遠近。

• 近親交配：親本之間具有較近的共同祖先，例如全同胞、半同胞、親子或祖孫配種。近親交配會提高後代基因純合度，也會提高個體的近交係數。
• 異系交配：親本之間沒有近親關係，或親緣關係較遠。不同品系、品種間的交配也屬於異系交配的應用方式。

解題方法與配種理由

本題依系譜親緣遠近分類，再分別說明兩類配種在育種上的功能與限制。

一、近親交配

近親親本較可能攜帶相同祖先傳下來的等位基因，因此後代同一基因座上兩個等位基因相同的機會提高。這有助於：

1. 固定優良性狀：使目標性狀相關基因較快達到純合，讓性狀表現較一致。
2. 建立純系或育種品系：增加群體遺傳一致性，利於後續選拔、比較及系統化育種。
3. 顯現隱性基因：增加隱性等位基因形成純合子的機會，便於辨識並淘汰帶有不良隱性基因的個體。