114 高普考高考三級 動物技術 動物育種學 考古題詳解

核心觀念

哈溫平衡定律（Hardy–Weinberg equilibrium）描述：在理想族群中，若沒有特定演化力量干擾，等位基因頻率與基因型頻率會維持穩定。以雙等位基因 $A$、$a$ 為例，令其頻率分別為 $p$、$q$，則 $p+q=1$，平衡時基因型頻率為：

維持哈溫平衡的條件包括：族群夠大、隨機交配、沒有突變、沒有遷移、沒有自然選擇，且各基因型的存活與繁殖成功率相同。題目問的是保種族群偏離平衡的可能原因，應逐一檢視這些條件是否遭到破壞。

解題方法

將觀察到的基因型頻率與依等位基因頻率推算的 $p^2$、$2pq$、$q^2$ 比較，再從族群大小、交配方式、基因流動及不同基因型的適存度等面向，找出破壞平衡條件的因素。題目未提供特定基因座或頻率資料，因此不需計算偏離程度；作答重點是完整說明可能造成偏離的族群遺傳機制。

可能造成偏離的因素

1. 族群規模小與遺傳漂變 小族群中的等位基因頻率容易因隨機抽樣而改變，基因型頻率也可能偏離哈溫預期。若族群曾經歷瓶頸或創始者效應，少數個體所帶的基因組成可能無法代表原族群，進一步改變後代的基因頻率。近親交配常伴隨小族群，也會提高同型合子比例。

2. 非隨機交配 親緣個體交配或自交會增加同型合子、降低異型合子比例，造成基因型頻率偏離；在不涉及選擇等其他因素時，單純近親交配主要改變基因型頻率，未必直接改變等位基因頻率。若存在依表型或基因型選擇配偶的交配，也會使基因型組合偏離隨機交配的預期。

核心觀念

本題考查分子生物學發展下，遺傳學三個基本名詞的意義，以及如何以分子標記或定序技術判定特定基因座的對偶基因型。回答時應區分「遺傳資訊的功能單位」、「染色體上的位置」與「同一位置的不同序列版本」。

• 基因（gene）：基因是具有特定核苷酸序列的遺傳單位，能產生具功能的產物，例如蛋白質或功能性 RNA。依分子生物學觀點，基因不一定只包含蛋白質編碼區，也可包含轉錄調控區及產生功能性 RNA 所需的序列；其產物或表現調控可影響性狀。
• 基因座（locus）：基因或遺傳標記在染色體、基因組中的特定位置。基因座描述的是「位置」，不等同於該位置上的某一種序列版本。
• 對偶基因（allele）：位於同一基因座、彼此可替代的不同序列型態。差異可以是單一核苷酸變異，也可以是較大範圍的插入、缺失或其他序列變異；同一基因座可有兩種以上的對偶基因。

二倍體動物在常染色體基因座通常有兩個對偶基因，分別來自父母；兩者相同為同型合子，不同為異型合子。若該基因座有多種對偶基因，個體仍只帶有其中兩個。

解題方法

先從「要判定什麼」切入：研究人員需先鎖定目標基因座，再檢測該位置的 DNA 序列或與序列差異連鎖的標記，最後依觀察到的變異組合判定個體基因型。

常用技術如下：

1. PCR 擴增搭配限制酶片段長度多型性分析（PCR-RFLP） 以引子擴增包含目標變異的區段，再以限制酶切割。若不同對偶基因造成限制酶辨識位點存在或消失，電泳片段型態便可區分基因型。

核心觀念

重複勢（repeatability，$r$）是同一個體在不同時間、不同生產週期的性狀表現之間的相關程度，反映個體永久性差異對表型差異的影響。其概念可表示為：

重複勢介於 $0$ 與 $1$ 之間。數值愈高，個體一次表現愈能代表其日後的表現；數值愈低，單次表現的代表性愈弱，淘汰決策宜參考多次紀錄。

解題方法

本題要比較兩頭牛各自不利性狀的重複勢，判斷單次表現對未來表現的預測力。淘汰時應優先淘汰「目前表現不佳、且此表現具有較高重複勢」的個體，因為其未來持續表現不佳的可能性較高；若重複勢低，單次不佳紀錄較不可靠。

一、核心觀念

本題考查加性基因效應的可遺傳性，以及加性效應與基因間非加性效應在純種育種、商業生產中的不同價值。

• 獨立基因效應：指基因座上的等位基因不受另一等位基因或其他基因座影響時，對性狀表現所造成的效應。在數量遺傳學中，通常以加性效應表示。
• 基因組合能力：指某一親本與特定配偶交配時，因其基因彼此組合產生的表現能力。它主要來自顯性效應與上位效應等非加性效應；評估時常以特定配種組合的後代表現衡量。
• 育種值：個體可藉由配子傳給後代的遺傳價值，主要反映加性基因效應。若以表型值分解，可概略寫成：

其中 $\mu$ 為群體平均，$A$ 為加性遺傳值，$D$ 為顯性偏差，$I$ 為上位偏差，$E$ 為環境偏差。親代可以傳遞等位基因，但後代得到的等位基因配對與基因組合會重新形成。

二、解題方法

題目分成兩個相連的問題：

1. 比較親代的加性基因效應與基因組合效應，哪些會穩定傳給子代。
2. 比較純種育種者與商業生產者的工作目標：前者改良能傳遞的種用價值；後者重視商品動物實際生產表現，因此更看重特定交配後的整體基因組合表現。

（一）為何獨立基因效應會從親代傳至子代，而基因組合能力不會？

加性基因效應來自等位基因本身的效果。親代在形成配子時，每個基因座會將一個等位基因傳給子代，因此有利的加性等位基因可以經由選種逐代增加頻率。親代的育種值也因此能預測其後代平均遺傳表現。

基因組合能力則取決於等位基因如何配對，以及不同基因座之間如何互相作用。例如，顯性效應取決於同一基因座上兩個等位基因的配對；上位效應則取決於不同基因座的組合。

核心觀念

選拔的相關反應（correlated response to selection），是指以某性狀為選拔目標時，另一個未直接選拔的性狀，因兩性狀間具有遺傳關聯而隨之產生的平均遺傳改變。前者稱為直接選拔性狀，後者稱為相關性狀。

因此，相關反應不是相關性狀本身受到直接選拔的結果，而是對另一性狀進行選拔所造成的間接遺傳反應。相關反應可為正向或負向，取決於遺傳關聯的方向及選拔方向。

解題方法

若以性狀 $X$ 作為選拔目標，性狀 $Y$ 為相關性狀，選拔 $X$ 後 $Y$ 的預期相關反應為：

其中，$i_X$ 為對 $X$ 選拔的選拔差強度，$h_X$、$h_Y$ 分別為兩性狀的遺傳力平方根，$r_g$ 為兩性狀的加性遺傳相關，$\sigma_{P_Y}$ 為 $Y$ 的表型標準差。

公式顯示，相關反應的方向由 $r_g$ 與選拔方向共同決定；其大小也受選拔強度、兩性狀遺傳力及 $Y$ 的表型變異影響。若 $r_g=0$，以 $X$ 選拔便不會預期使 $Y$ 產生此種遺傳相關反應。

遺傳機制

選拔相關反應主要由兩性狀間的加性遺傳共變異造成，常見機制有以下兩種：