114 高普考高考二級 養殖技術 養殖遺傳育種學研究 考古題詳解

核心觀念

本題考養殖遺傳育種學中五個常見名詞的中文名稱與定義。作答時要分清楚分類群、族群內變異、人工選育群、雜交育種及遺傳物質改變等概念，並指出各名詞在養殖育種上的意義。

解題方法

逐一先寫出中文名稱，再用「指什麼、如何形成或辨認、育種上有何意義」說明。尤其要區分 variety 與 strain：前者通常指具有可辨識特徵的品種或變種；後者通常指由選育、隔離或特定繁殖方式維持的品系。

名詞解釋

（一）Varieties：品種（或變種）

指同一物種內，具有一組可辨認且相對穩定特徵的群體。這些特徵可能表現在外觀、生理、生產性狀或適應能力上；在分類學語境中，variety 也可指「變種」。

養殖上常以生長速度、體色、體型、耐病性或適應環境等性狀區分不同品種。品種間的差異可作為選育、繁殖及比較試驗的基礎。作答時應依語境掌握：泛指養殖材料時譯作「品種」較常見；分類學名詞則可譯作「變種」。

（二）Polymorphism：多型性（或多態性）

指同一族群中，同一性狀或基因座存在兩種以上可辨認型態，且各型態以一定頻率共同存在的現象。遺傳學上常見例子包括基因座有兩種以上等位基因，或蛋白質、DNA 標記呈現不同型別。

多型性顯示族群內存在遺傳變異，可用於族群遺傳分析、親緣鑑定、遺傳多樣性評估及標記輔助選育。它描述的是「族群中有多種型態並存」，不等同於個體發生突變，也不表示所有型態都具有育種優勢。

（三）Strain：品系

指在特定物種或品種內，經選拔、繁殖、隔離或特定繁殖制度維持，且具有一定遺傳一致性與可辨識特性的群體。品系通常可追溯其來源，並在某些性狀上呈現穩定表現，例如生長、繁殖、抗病或體色性狀。

養殖育種中，品系是進行系統選育、品系比較及品系間雜交的重要單位。品系不一定已達完全純合，也不必然等同於正式分類學上的品種。

（四）Crossbreeding：雜交（或品系間雜交）

核心觀念

本題考查兩組概念：一是「基因編輯」與「基因轉殖」的技術及監管差異；二是如何把育種目標轉化為可驗證的雙靶點設計，並控制脫靶與生物安全風險。

• 基因編輯：以 CRISPR-Cas 等工具，在基因組特定位點造成切割或序列改變，再由細胞修復形成突變或精準修正。若只使用核酸酶與引導 RNA，且最終個體不含外源 DNA，常見結果是基因功能喪失或調控序列改變。
• 基因轉殖：以人為方式將外源基因導入受體生物細胞，使其表現外源基因特性，或改變受體生物原有特性。依《基因轉殖水產動植物田間試驗管理規則》，基因轉殖的核心定義是將外源基因轉入水產動植物細胞。
• 監管判斷重點：技術名稱不是唯一判準，須確認最終魚體是否含有外源核酸、改變方式及產品用途。臺灣已有基因轉殖水產動植物田間試驗與繁養殖管理規則；對不含外源基因的基因編輯水產動物，命題當年尚無可直接等同於基因轉殖專法的明確分類制度，研發及商品化應向主管機關確認適用規範。

**以命題當年（民國 114 年）法規為準。**相關基因轉殖水產動植物規則的主管機關職掌已配合組織改造移由農業部管轄；此處所述監管架構以命題年度適用規定為準。

解題方法

先把題目中的兩項育種目標拆成兩條性狀路徑，再各選一個有生物學依據、可用實驗驗證的靶點：

1. 提升取肉率：目標是增加可食肌肉比例，可從抑制肌肉生長負調控因子著手，選擇 mstn（myostatin，肌肉生長抑制素）。
2. 提升抗弧菌力：目標是提高對弧菌感染的抵抗力，可由先天免疫辨識或調控路徑著手。例以 tlr5（Toll-like receptor 5，Toll 樣受體 5）為候選，評估其在臺灣鯛對目標弧菌的辨識及免疫反應中的作用，再決定調控方式。

這不是只把兩個基因「敲掉」就完成的設計。mstn 可考慮功能喪失編輯；免疫靶點則須先確認該基因在目標魚種與感染模型中的功能，並避免免疫反應過強或削弱其他防禦機制。因此，較妥當的策略是對免疫基因作可調控的功能或表現量改變，而非未經驗證就全面敲除。

雙靶點編輯設計

1. 取肉率靶點：mstn

• mstn 編碼肌肉生長抑制素，是肌肉生長的負向調控因子。
• 可在其重要編碼區設計引導 RNA，使 CRISPR-Cas 產生小型插入或缺失突變，造成移碼或功能區破壞，降低其抑制肌肉生長的作用。
• 評估指標包括肌肉比例、可食部產率、體重與體長、飼料效率、骨骼發育及繁殖表現。單看體重增加不足以證明取肉率提高，須直接測量可食肌肉占比。

2. 抗弧菌靶點：免疫調控基因

以 tlr5 作候選靶點，設計前先查明臺灣鯛中相關基因的序列、表現位置與對目標弧菌的免疫反應。設計方向可為調整其調控區或特定功能區，使病原辨識及下游免疫反應更有效，同時保留對其他病原的基本防禦能力。

此靶點須以感染試驗驗證，不可只依基因名稱推定抗病效果。應量測感染後存活率、病原負荷、免疫相關基因表現及組織病理變化，並與未編輯對照組比較。

3. 實施與性狀驗證

可在受精卵階段同時導入兩組引導 RNA 與 Cas 核酸酶，例如採用 Cas9 蛋白與引導 RNA 組成的核糖核蛋白複合體，以避免將表現載體整合到魚體基因組。取得候選魚後，須逐一確認兩個靶點的編輯型態、嵌合情形及世代傳遞，再建立穩定品系。

核心觀念

本題考查標記輔助選拔（MAS）與基因組選拔（GS）的差異，以及如何依性狀的遺傳架構、標記密度與訓練族群資料選擇育種策略。

• MAS（Marker-Assisted Selection，標記輔助選拔）：利用與目標性狀相關聯的特定 DNA 標記，例如已確認的 QTL 標記或功能性突變，估計個體是否帶有有利等位基因，再將標記資訊納入留種選拔。適用於少數效應較大、位置已知且在族群中能穩定追蹤的基因或 QTL。
• GS（Genomic Selection，基因組選拔）：利用遍布全基因組的高密度標記，配合具有基因型與表型資料的訓練族群，估計各標記的效應，進而預測候選個體的基因組估計育種價（GEBV），依 GEBV 排序選拔。它同時捕捉許多小效應位點，適合由多基因控制的數量性狀。

GS 常用的標記效應模型可概念化表示為：

其中，$\mathbf{y}$ 為表型紀錄，$\mathbf{b}$ 為固定效應（如批次、性別、測試環境），$\mathbf{u}$ 為個體基因組育種值，$\mathbf{e}$ 為殘差。由全基因組 SNP 資訊建立基因組關係矩陣 $\mathbf{G}$，可用基因組最佳線性不偏預測（GBLUP）等方法估計 $\mathbf{u}$。候選魚的 GEBV 可在其尚未進行昂貴或耗時的表型測試前，用來預測遺傳潛力。

解題方法與本案例判斷

判斷首選策略時，先看性狀是由少數大效應基因控制，還是由許多位點共同影響；再看現有資料能否支援全基因組預測。

本題的鹽度耐受性已連續多世代評估，且已知最大 QTL 的 $R^2=12\%$，其餘仍為多基因背景。這表示該 QTL 有實質影響，但只解釋部分表型變異，不能代表整個性狀的遺傳差異。題目另提供約 1,000 尾訓練族群、20K SNP 微陣列晶片及標準化表型，已具備建置 GS 預測模型的主要條件。

因此，本案例的首選策略是 GS：利用全基因組 SNP 資訊預測候選魚的 GEBV，以涵蓋多基因背景；已知的主要 QTL 可納入模型作為固定效應、已知大效應位點，或在模型中提高其權重，形成結合全基因組預測與已知 QTL 資訊的做法。

核心觀念

水產養殖生物的「種原」是可供繁殖、育種或復育使用的遺傳資源，包含不同族群、品系、家系及其遺傳變異。種原庫則是透過適當的活體保存、冷凍保存與資料管理，長期保存並能追溯利用這些資源的系統。

建立種原庫的遺傳育種目的，不只是保存種苗數量，更是保留足夠的遺傳多樣性，讓育種者未來仍有可選拔、可交配的遺傳變異。若長期使用少數親魚、家系或來源不明的種苗，族群有效族群大小下降，近親交配增加，可能造成遺傳變異流失與近交衰退。

有效族群大小常以 $N_e$ 表示。理想狀況下，若繁殖親魚有 $N_m$ 尾雄魚及 $N_f$ 尾雌魚，則：

實際養殖族群還會受親魚繁殖貢獻不均、家系大小差異及世代重疊影響，因此實際 $N_e$ 往往低於親魚總數。$N_e$ 越小，遺傳漂變及近交累積越快。

解題方法

本題是申論題，可依「保存遺傳資源的育種功能」與「管理失當造成的產業後果」兩部分作答。前者說明種原庫為何支援長期育種，後者用具體的遺傳與生產例子連結到產業損失。

建立種原庫的重要性

1. 保存遺傳多樣性與稀有基因 保存不同地理族群、品系及家系，保留生長、抗病、耐鹽、耐溫、繁殖力、肉質或飼料利用效率等性狀相關變異，避免地方族群或具特殊適應性的種原因商業品系取代而消失。

2. 提供育種選拔與品系改良的材料 育種需有可遺傳的變異才能有效選拔。種原庫提供具不同性狀的候選親本，支援生長速度、存活率、抗病力及環境適應性等目標的選育，也可保存尚未投入商業育種的種原，以因應日後市場或養殖環境變化。

3. 降低近親交配及近交衰退風險 透過家系紀錄、親本來源管理與均衡繁殖貢獻，可維持較大的有效族群大小，減緩近交係數上升。種原庫也能在商業族群出現遺傳瓶頸時，提供未高度近親的材料供復原或補充。

4. 作為育種成果與族群的備份 透過活體保種或精子、胚胎等冷凍保存，降低疫病、天災、養殖場停養或管理失誤造成整個品系消失的風險。保存材料亦可供品系比較、遺傳評估及日後回溯使用。

5. 支援疫病與環境變遷下的育種調適 疾病抗性及耐受高溫、低溶氧或鹽度變動等性狀，常須在特定環境或病原壓力下才能評估。保留多元種原能擴大未來選育空間，避免產業只依賴少數對環境變化較脆弱的品系。

缺乏有效種原管理的產業影響