115 高普考高考三級 農業技術 作物育種學 考古題詳解
第 一 題25 分
根據下列成對情況，個別說明何者遺傳率較高：
- 不易受環境影響的性狀與較易受環境影響的性狀。
- 變異係數小的性狀與變異係數大的性狀。
- 自交作物雜交後較初級世代與自交作物雜交後較高級世代。
- 水稻抽穗期與水稻千粒重。
- 玉米糯性與玉米株高。
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核心觀念
遺傳率是某一族群在特定環境下，表型變異中可歸因於遺傳差異的比例。廣義遺傳率為
其中 為遺傳變異， 為環境變異；狹義遺傳率則以加性遺傳變異 取代 ：
因此，遺傳率不是性狀固定不變的數值，而會隨族群、環境、世代及試驗設計改變。題目各小題是在比較一般育種情境下，哪些性狀或材料的表型差異較能反映遺傳差異。
解題方法與各題分析
- 不易受環境影響的性狀，遺傳率較高。
在遺傳變異相近時，性狀較不受環境影響，表示 較小，表型變異中遺傳變異所占比例較大，因此遺傳率較高。反之，容易受環境影響的性狀，環境變異增加，遺傳率通常較低。
- 變異係數小的性狀，通常遺傳率較高。
變異係數（CV）為標準差相對於平均值的比例：
在本題的傳統比較脈絡中，CV 小表示性狀的表型變動相對小，常被視為環境造成的變動較少，因而判為遺傳率較高；CV 大者則判為遺傳率較低。
嚴格來說，CV 是表型離散程度相對於平均值的指標，不能單靠 CV 數值直接推算遺傳率；遺傳率仍須估計遺傳變異與表型變異的比例。本題依一般育種學概括原則作答。
第 二 題25 分
今有一個米質優良的稻米品種，擬進行雜交育種改良，使其具香味，請寫出人工雜交程序的步驟。
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核心觀念
水稻屬自花授粉作物，花朵小，人工雜交的關鍵是：選定具香味的材料作父本，保留米質優良品種作母本；在母本自花授粉前去雄並隔離，再以父本花粉授粉，取得指定親本組合的雜交種子。
本題考的是人工雜交的基本操作：親本選擇、母本去雄、套袋隔離、父本授粉、標記與採收。香味是欲導入的目標性狀，米質優良則是母本要保留的性狀。
解題方法與操作步驟
-
選定親本並安排花期 選米質優良品種作母本，選具香味且其他農藝性狀合適的品種作父本。調整播種期或栽培管理，使母本去雄後，父本正值散粉盛期。
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選母本穗並剪穗整穗 在母本穗抽出、穎花尚未開花前，選取生長健壯且發育適當的穗。剪除過早或過晚的穎花及枝梗，使授粉集中於發育整齊的穎花。
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母本去雄 在母本穎花開裂、自花花粉散出之前，以鑷子等工具小心剪開穎殼並移除花藥，避免傷及柱頭與子房。水稻花器細小，操作須精確；去雄目的在防止母本自交。
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套袋隔離 去雄後立即套袋並固定袋口，阻隔外來花粉。袋上標示母本品種、預定父本、去雄日期及操作者等資料。
第 三 題25 分
異交作物雜種優勢之利用，每季需產生大量 種子供實際栽培，手續較為複雜，請寫出至少四種利用方式。
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核心觀念
異交作物利用雜種優勢，須每季生產大量遺傳組成一致的 種子。由於異交作物通常不易靠人工去雄完成大規模制種，育種上會利用不育性、花器構造或化學處理控制自交與授粉；題目要列舉這些 雜種種子的生產方式。
解題方法
依照控制母本自交與授粉的手段分類，列出至少四種方式，並簡述其原理。常見方式如下：
- 人工去雄：在母本花粉散出前摘除雄蕊，或移除雄花，使母本接受指定父本的花粉。適用於花器較大、可人工操作的作物；大量制種時成本與人力需求高。
- 利用雌雄異株或雌雄異花作物：以雌株或雌花作為母本，種植指定父本提供花粉，減少母本自交。可配合雌雄株辨識與適當行比進行制種。
- 利用自交不親和性：母本雖能產生正常花粉，但自花授粉後不能正常受精；配置相容的父本品系，即可促進異交結實。
第 四 題25 分
以 CRISPR/Cas9 基因編輯可達到作物精準育種的目標，故成為國際上熱門育種方式，請說明相較於傳統誘變育種以及傳統基改的策略，CRISPR/Cas9 可使目標「精準」突變的關鍵。
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核心觀念
本題考查 CRISPR/Cas9 與傳統誘變育種、傳統基因轉殖育種在「突變位置如何決定」上的差異。CRISPR/Cas9 的精準性，主要來自可依目標 DNA 序列設計引導 RNA，將 Cas9 導向特定基因組位點切割；因此能把突變集中在預定位置，而非靠大量隨機突變再逐株篩選。
這裡的「精準」首先指切割位置可預先指定，不代表每次切割後產生的 DNA 序列變化都完全相同，也不代表完全不會發生非目標位點的切割。
解題方法
依序比較三種育種策略的「變異來源、位置控制方式與後續結果」：
- 傳統誘變育種：以化學藥劑或輻射誘發突變，突變通常散布於基因組多處；育種者再以表型或分子標誌篩選出所需性狀。其限制是目標基因突變的位置與種類難以事先指定，並可能伴隨不利突變。
- 傳統基因轉殖育種：將外源基因導入受體植物，使其表現新性狀。外源 DNA 的整合位置通常較難事先控制，且可能改變整合位點附近基因的功能；此策略重點是導入基因，不是直接指定內源基因的突變位置。
- CRISPR/Cas9 基因編輯：以引導 RNA（guide RNA，常以單股引導 RNA，sgRNA 表示）辨認目標序列，並由 Cas9 核酸酶在符合條件的位點切割 DNA。細胞修復切口時產生突變或依模板修復，達成目標基因編輯。
以常用的 Streptococcus pyogenes Cas9 為例，引導 RNA 約 20 個核苷酸的辨認區與目標 DNA 互補配對，Cas9 還須辨認目標序列旁的 PAM（protospacer adjacent motif），常見序列為 5′-NGG-3′。兩者共同限定 Cas9 的作用位置；更換引導 RNA 的辨認序列，即可將切割導向另一個符合 PAM 條件的目標位點。