115 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

雞的速羽與遲羽是 Z 染色體連鎖性狀。雞的性染色體為：公雞 $ZZ$、母雞 $ZW$。遲羽等位基因 $K$ 對速羽等位基因 $k^+$ 顯性；母雞在此基因座只有一個 Z 染色體等位基因，W 染色體不帶此基因座的等位基因，因此母雞是半合子。

本題以「速羽公雞」代表 $Z^{k^+}Z^{k^+}$，以「遲羽母雞」代表 $Z^KW$；「速羽母雞」則為 $Z^{k^+}W$。題目未給其他基因型資訊，以下依此標準基因型作答。

解題方法

分別追蹤親本傳給子代的性染色體：

• 公雞的精子一律帶 $Z$；母雞的卵則帶 $Z$ 或 $W$。
• 子代若為雄性，基因型為 $ZZ$，父、母各提供一條 Z 染色體。
• 子代若為雌性，基因型為 $ZW$，父親提供 Z，母親提供 W。
• 顯性 $K$ 會使帶有 $K$ 的個體表現遲羽；只有帶 $k^+$ 的個體表現速羽。

第一種配種：速羽公雞 × 遲羽母雞

親本基因型：

女兒從父親取得 $Z^{k^+}$、從母親取得 $W$，故為速羽。兒子從父親取得 $Z^{k^+}$、從母親取得 $Z^K$，因 $K$ 顯性而表現遲羽。

頻率計算以該性別子代在此基因座上的等位基因拷貝為分母。雌性只有一個 Z 連鎖等位基因，因此其頻率全為 $k^+$；

核心觀念

本題考查選拔性狀與目標性狀之間的遺傳關係。直接選拔是直接依目標性狀的表現值或育種值選留個體；間接選拔則是選拔與目標性狀有遺傳關聯的另一性狀，再藉此改進目標性狀。

設目標性狀為 $Y$、選拔性狀為 $X$：

• 對 $Y$ 直接選拔，目標性狀的遺傳改進量為 $\Delta G_Y=i_Yh_Y\sigma_{P_Y}$
• 對 $X$ 間接選拔，$Y$ 的間接遺傳改進量為 $\Delta G_{Y(X)}=i_Xh_Xr_A\sigma_{A_Y}$

其中，$i$ 為選拔強度，$h$ 為遺傳力平方根，$r_A$ 為兩性狀的加性遺傳相關，$\sigma_{P_Y}$ 為目標性狀的表型標準差，$\sigma_{A_Y}$ 為目標性狀的加性遺傳標準差。間接選拔能否有效改善 $Y$，關鍵在於 $X$ 與 $Y$ 是否具有足夠大的遺傳相關。

解題方法

先依「實際被測量、據以選留的是哪個性狀」區分直接與間接選拔，再說明育種者改採間接選拔的條件。直接選拔通常較直觀；但若目標性狀本身難以測量、表現較晚、測量成本高，或測量會傷害甚至殺死個體，就可考慮選拔較易測量、較早表現，且與目標性狀有有利遺傳相關的指標性狀。

間接選拔的效率不必然較高。比較兩者時應考量選拔強度、遺傳力、遺傳相關及世代間隔；若以每單位時間的遺傳進展為比較基礎，也須納入世代間隔。當目標性狀可準確、快速且低成本地直接測量時，直接選拔通常較適合。

為何使用間接選拔

核心觀念

本題考「選拔強度」與「選拔風險」的取捨。選拔強度是選拔群體相對於原群體的優良程度；選拔風險則是入選種畜實際遺傳價值低於預期、或選拔決策失準所承受的風險。

若以標準化選拔差表示選拔強度：

其中 $S$ 為入選個體平均表型與原群體平均表型之差，$\sigma_P$ 為表型標準差。固定候選群體時，選留比例愈低，選拔強度通常愈高；但選拔依據的準確度若不足，少數入選個體的評估誤差可能造成較大損失，選拔風險也會升高。

解題方法

依雄、雌畜的繁殖能力與留種數量分別比較。雄畜通常可用少數個體繁殖大量後代，雌畜則受妊娠、產仔或產蛋等生殖能力限制，必須保留較多個體。故在相同候選群體與選拔準確度下，雄畜可採較嚴格的選拔，取得較高選拔強度；雌畜需留種比例較高，選拔強度通常較低。

雄畜：強度高，錯選的影響也大

雄畜每頭可配種多頭雌畜，尤其採人工授精時，少數公畜即可產生大量後代。因此可只選留極少數優良雄畜，選留比例低、選拔強度高。

核心觀念

近親係數 $F_X$ 是個體 $X$ 的兩個等位基因在同一基因座上「同祖同源」的機率。箭號系譜圖用箭頭表示親代到子代的遺傳關係；計算時沿共同祖先的路徑追蹤。

本題未提供具名系譜個體及其各自的近親係數，因此以下依標準假設計算：起始全同胞的共同父母為無親緣、非近交個體，且不考慮其他共同祖先。基因頻率尚未固定不會改變近親係數的系譜計算。

解題方法

先以 $A、B$ 表示起始全同胞配種的兩個共同親本，以 $C、D$ 表示其所生第一世代中的一對全同胞，再以 $E、F$ 表示第二世代中的一對全同胞。圖中每一代都由同一對親本生出全同胞，並選其中一對作為下一代親本。

第一世代

箭號系譜圖：

 A ─── B
 ↘ ↙
 C D
 （全同胞）

$C、D$ 的共同祖先是 $A、B$。以共同祖先路徑法計算：

其中 $n_1、n_2$ 是從父母各自往上追到共同祖先的代數。對 $A$ 與 $B$ 而言，兩側各隔一代，且 $F_A=F_B=0$，所以：

因此，第一世代近親係數為 $1/4$。

第二世代

核心觀念

本題考查人工授精（artificial insemination, AI）與選性精液（sex-sorted semen）如何配合乳牛育種目標，提升遺傳改良效率並增加產業收益。

乳牛育種的核心，是讓具有優良遺傳能力的種牛貢獻更多後代，再透過選留與淘汰逐代改善族群。遺傳進展常以每年遺傳增益表示：

其中 $i$ 為選拔強度、$r$ 為選拔準確度、$\sigma_A$ 為加性遺傳標準差，$L$ 為世代間隔。人工授精主要提升優良公牛遺傳物質的利用與散布效率；選性精液則能提高出生特定性別後代的比例，使後代生產更符合乳牛產業的選留需求。

解題方法

依「遺傳改良效率」與「性別及生產管理」兩個面向，分別說明人工授精與選性精液的作用，再指出兩者搭配後的育種效益。

人工授精對乳牛育種的貢獻

1. 擴大優良公牛的遺傳影響力 一頭優良公牛可提供大量精液，配種許多母牛，讓其優良基因迅速散布至不同牧場與族群。相較於自然交配，人工授精不受單一公牛配種能力的限制，也不必在每個牧場飼養種公牛。

2. 提升選拔準確度與遺傳改良效率 可依乳量、乳成分、體型、繁殖性狀、健康性狀及基因組評估等資料，選用遺傳能力較佳的公牛。集中使用經評估的優良公牛，可提高父系選拔準確度與選拔強度，促進族群遺傳進展。

3. 促進種牛評估與育種計畫 人工授精能讓同一公牛的後代分布於多個牛群，有利於蒐集後代表現資料、比較公牛育種價值，並配合基因組選拔與系譜管理，制定較有系統的配種計畫。

4. 降低飼養種公牛與疾病傳播風險 牧場不必為配種飼養大型種公牛，可降低管理成本與人畜安全風險；配合精液檢查及衛生管理，也能減少直接接觸配種所造成的部分生殖疾病傳播風險。

5. 利於控制近親交配與安排配種 依系譜及遺傳資料選配，可避免近親交配，並針對母牛缺點選用互補性公牛，兼顧遺傳進展與族群遺傳變異。

選性精液對乳牛育種的貢獻