110 高普考高考三級 園藝 園藝作物繁殖與育種學 考古題詳解

核心觀念

本題考查遺傳學中的基因作用與性狀表現，以及植物生長發育的分化概念。作答時應抓住各組名詞的定義、基因作用方式或生物層次，再以對照方式說明差異。

解題方法

每小題先界定兩個名詞，再指出它們的關係與判別重點。遺傳學名詞可從「基因座數目、基因間作用、表現變異」切入；植物發育名詞則從「細胞或組織是否產生功能差異，以及是否伴隨細胞質變化」切入。

（一）Complementary gene 與 Supplementary gene

**互補基因（complementary gene）**是指兩對或多對非等位基因共同作用，缺少其中任一對的顯性基因，目標性狀便無法表現；各基因的功能彼此互補。典型情形是兩對基因都須有顯性等位基因，才形成某種表型。若基因型為 $A\_B\_$ 才呈現該性狀，$A\_bb$、$aaB\_$、$aabb$ 均呈另一表型，則 $AaBb$ 自交的表型分離比為 $9:7$。

**補充基因（supplementary gene）**是指一對基因先決定基本性狀，另一對基因的顯性基因再對基本性狀加以補充或修飾；後者單獨存在時通常不會形成該補充表現。若只有 $A\_B\_$ 呈現補充後的表型，而 $A\_bb$、$aaB\_$、$aabb$ 合併呈另一表型，常見分離比也是 $9:7$。因此，不能只憑分離比區分兩者，須看基因功能的描述：互補基因強調兩基因共同完成性狀形成；補充基因強調一基因的作用補充另一基因所決定的基本表現。

**比較重點：**兩者皆涉及非等位基因的交互作用，且常出現 $9:7$ 分離比；差別在於「共同必需」與「基本作用加上補充作用」的概念。

（二）Monoecious 與 Dioecious

**雌雄同株（monoecious）**是指同一植株上分別具有雄花與雌花，兩種花器分開，但位於同一個體上。玉米、黃瓜及南瓜是常見例子。

**雌雄異株（dioecious）**是指雄花與雌花分別著生於不同植株；一株只具有雄性功能，另一株只具有雌性功能。奇異果、木瓜及蘆筍可見此種性別配置。

**比較重點：**兩者都有雄花與雌花，差異在於是否位於同一植株。雌雄同株不等於兩性花；兩性花是在同一朵花中同時具有雄蕊與雌蕊。

（三）Penetrance 與 Expressivity

**外顯率（penetrance）**是具有特定基因型的個體中，實際表現出該性狀的個體比例。若 $N$ 個具相關基因型的個體中有 $n$ 個表現性狀，則：

完全外顯表示所有具該基因型的個體皆表現性狀；不完全外顯表示只有部分個體表現。

**表現度（expressivity）**是性狀在已表現的個體中，表現強弱或程度的差異。例如，同一基因型的個體都出現花色斑紋，但斑紋面積或顏色深淺不同，屬表現度不同。

核心觀念

香菇蘭（又稱香莢蘭，Vanilla planifolia）是蘭科攀緣植物，生產上主要採用營養繁殖。扦插利用莖節的腋芽與節部生根能力繁殖；組織培養則以莖節、芽體等為培植體，在無菌條件下增殖，再誘導生根、馴化成苗。

本題重點是比較兩種繁殖方式的操作要點：扦插須兼顧插穗品質、節位、傷口癒合與水分管理；組織培養須掌握母株與培植體選擇、消毒、增殖、生根及馴化，並注意品種真實性與污染、變異問題。

解題方法

作答可依「材料選擇—繁殖操作—環境管理—苗木品質」的順序，分別交代扦插與組織培養。題目問的是「應需注意事項」，因此要寫出關鍵操作及其目的，不必將某一套培養基配方或生長調節劑濃度當作唯一標準。

一、扦插繁殖注意事項

1. 選擇母株與插穗 選取生長健壯、無病蟲害、來源與品種清楚的母株，剪取成熟、充實的莖蔓作插穗。香菇蘭以莖節繁殖，插穗應保留數個節位及腋芽；避免使用過嫩、過老、受傷或帶病莖段。若採商業繁殖，母株的健康狀況與果莢生產性狀會影響後代苗品質。

2. 處理切口與節位 剪切工具須清潔，插穗切口宜平整。剪下後可先置陰涼通風處，使切口稍為乾燥癒合，再行扦插，以降低切口感染及腐爛風險。扦插時使節部接觸介質或介質表面，保留腋芽供新梢萌發；不可深埋莖蔓，以免通氣不良而腐爛。

3. 介質與水分管理 使用清潔、疏鬆、排水良好且保水適中的介質，保持介質濕潤但不積水。香菇蘭為攀緣蘭科植物，莖節可發根，扦插初期宜維持較高空氣濕度，並提供遮陰與通風，減少插穗失水；同時避免環境過悶、介質長期飽和而引起病害。

4. 扦插後管理與出圃 初期避免強光直射及頻繁移動，待節部發根、新芽生長且植株穩定後，再逐步增加光照與通風。移植時保護新根，並提供攀附支架或適合攀爬的栽培環境。

5. 效率與病害風險 扦插操作簡便、容易維持母株性狀，但繁殖倍率有限，且剪取莖蔓會消耗母株材料；若母株帶有病原，也可能隨插穗傳播。因此應保留健康母株並做好工具消毒及苗木檢查。

二、組織培養繁殖注意事項

1. 母株與培植體選擇 選擇健康、性狀優良且來源明確的母株。可用莖節及其腋芽作培植體，以腋芽增殖較能維持品種性狀；若利用癒傷組織或原球莖等途徑大量再生，繁殖速度雖快，但較須留意體細胞變異。培植體應取幼嫩、活力佳且無可見病斑的部位。

核心觀念

正向遺傳學（forward genetics）是從「可觀察的性狀差異」出發，先找出具有目標性狀的材料，再透過雜交族群、遺傳分析與分子標誌定位，找出控制性狀的遺傳區域，最後將有利等位基因導入栽培品種。這與反向遺傳學由已知基因出發、再觀察其功能的研究方向相反。

本題的目標性狀是甜椒（Capsicum annuum）對青枯病的抗性。青枯病由青枯病菌（Ralstonia solanacearum species complex）引起，抗性不能只憑單株外觀判定；須先建立可靠的接種與病害評估方法，再分析抗性是否可遺傳及其遺傳方式。甜椒青枯病抗性可能由少數基因或多基因控制，且不同抗源、菌株及環境下遺傳表現可能不同，因此不應預設為單一抗病基因。

解題方法：以表現型為起點，逐步找到並利用抗性

1. 蒐集與篩選種原

蒐集甜椒品種、育種系及相關種原，在一致條件下接種具代表性的青枯病菌菌株。設置感病對照、已知抗病對照及未接種對照，確認接種有效並排除環境或栽培差異造成的假抗性。病害評估可記錄發病率、萎凋程度、存活率及病程進展，並依重複試驗結果選出穩定抗病材料作為抗源。

青枯病菌族群具有差異，應選用與目標栽培區相關的菌株；若育種目標是較廣泛的抗性，則須以多個代表性菌株檢定，避免只對單一菌株有效。

2. 確認抗性可遺傳，並分析遺傳方式

選取抗病親本（R）與感病、但園藝性狀優良的親本（S）雜交，取得 $F_1$，再自交產生 $F_2$；必要時另作回交世代。各世代須在相同接種條件下鑑定，以比較親本、$F_1$、$F_2$及回交族群的抗病表現。

若抗病與感病可明確分級，可用孟德爾分離比及卡方檢定檢驗單基因假說；若病害指數呈連續分布，則視為數量性狀，進一步估計遺傳力、分離變異及各基因座的效應。這一步的目的，是確認抗性來源及其遺傳模式，並決定後續採用單株選拔、家系選拔或分子標誌輔助選拔。

3. 建立分離族群並定位抗性基因或 QTL

對親本及分離族群進行基因型分析，使用分子標誌建立連鎖圖譜，將標誌基因型與接種後的抗病表現相互比對。若抗性由主要基因控制，可尋找與抗性緊密連鎖的標誌；

核心觀念

基因編輯是利用可設計的核酸辨識系統，將特定基因組位置作為標的，進行定點 DNA 序列改變的技術。它可造成基因插入、缺失、替換或功能調整；與傳統誘變育種相比，基因編輯的改變位置較具目標性，也較容易針對已知基因功能設計。

基因編輯工具主要由兩部分構成：辨識標的序列的元件，以及執行切割或化學改變的效應元件。若工具造成 DNA 雙股斷裂，細胞會以自身修復機制處理：

• 非同源末端接合（NHEJ）：直接接合斷裂端，常造成少數鹼基的插入或缺失（indel），可使基因失去功能。
• 同源重組修復（HDR）：利用提供的同源 DNA 模板進行修復，可導入指定序列，但在植物細胞中的效率通常較受限制。

依改變方式，也可概分為：以 DNA 雙股斷裂後修復為主的第一代核酸酶編輯、直接改變單一鹼基的鹼基編輯，以及可依模板改寫 DNA 序列的先導編輯。

解題方法

本題為比較題，可依「標的辨識方式、效應機制、可造成的改變、優缺點與育種應用」逐項整理。先說明基因編輯的共同原理，再比較各工具，最後補充其在園藝作物育種上的意義與限制。

不同編輯技術之比較