112 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

種子休眠是指種子在適宜的環境條件下，仍不能立即萌芽的狀態。種皮不透水或不透氣、種皮堅硬而限制胚根伸出，均可能造成休眠。由堅硬、不透水種皮引起的休眠，稱為種皮休眠或物理性休眠。

**割傷（scarification）**是以機械、熱或化學方式破壞或削弱種皮，使水分與氧氣較易進入，並讓胚根能突破種皮，促進種子萌芽。處理重點是解除種皮造成的阻礙，同時避免傷及胚或造成種子死亡。

解題方法：依處理方式分類

本題問的是割傷處理的原理及種類。作答時先說明種皮如何造成休眠，再按處理方式分為機械、熱水及酸處理，並補充適用原則與注意事項。

一、機械割傷

以砂紙磨擦、刀片刻傷、剪切或敲破種皮等方式，直接削弱種皮。操作時通常在遠離胚的一端處理，形成足以讓水分進入的小缺口，但不可傷及胚或胚乳。

此法適合種子數量較少、種粒較大，或需要精確控制處理位置的情形。

二、熱水割傷

將種子短時間浸入熱水，或以熱水浸泡後自然冷卻，使堅硬種皮因受熱而軟化、裂開，增加吸水性。熱水的溫度與處理時間須依植物種類調整；處理過久或水溫過高會傷害胚。

核心觀念

無性繁殖材料（如插穗、球莖、塊莖、根莖、接穗及組織培養苗）由母株直接繁殖，能保留優良品種性狀，但病原也容易隨繁殖材料延續與累積。此題重點是說明如何使帶病材料恢復為健康繁殖材料，以及各方法清除病原的生理或操作原理。

植物病毒、類病毒及植原體等系統性病原，通常不能單靠外部消毒去除；須利用病原在植株內分布不均或對處理的耐受性不同，從處理後仍存活的健康組織再生植株。細菌、真菌等表面或局部感染病原，則可透過材料消毒、切除病部、熱處理等方式處理。實務上須依作物、病原種類及繁殖材料選擇方法，處理後再檢測確認健康狀態。

解題方法：依原理分類作答

可將方法分為「選取病原含量低的組織」、「以物理或化學處理抑制、殺除病原」及「透過培養或繁殖取得健康後代」三類。常見方法如下。

一、莖頂或分生組織培養

切取極小的莖頂生長點，連同少數葉原基，在無菌條件下培養，再誘導形成完整植株。

其原理是莖頂分生組織細胞分裂迅速，維管束尚未充分分化，病毒移行與增殖常落後於細胞生長，因此莖頂區域的病毒濃度低，甚至不含病毒。切取組織愈小，去除病毒的機會通常愈高，但培養成活與再生較困難；組織較大則成活率較高，卻較容易仍帶病毒。此法常用於馬鈴薯、草莓、葡萄及觀賞植物等無性繁殖作物。

二、熱處理（高溫療法）

使感染植株或離體材料在一定期間接受高於正常生長環境的溫度，再切取莖頂或芽進行培養、扦插或嫁接。

其原理是某些病毒對高溫較敏感，熱處理可抑制病毒複製、移行或降低病毒濃度；植物莖頂組織在適當處理條件下仍可存活並再生。由於處理溫度與時間須兼顧病原抑制及植株存活，常與莖頂培養併用，以提高取得無病株的機會。

三、低溫冷凍療法（冷凍療法）

將離體莖頂或芽尖依適當程序處理後，短時間浸入液態氮，再解凍並培養再生。

其原理是莖頂不同部位的細胞耐凍性不同：小型、未充分液泡化的分生組織細胞較能存活；較成熟且含病毒較多的周邊組織較易受凍傷而死亡。解凍後由存活的分生組織再生植株，可降低病原隨材料傳遞的機會。此法對部分病毒有效，仍須依作物及病毒調整冷凍程序。

四、化學療法

在離體培養基中加入抗病毒或抑制病原增殖的藥劑，或以藥劑處理繁殖材料，再培養莖頂或芽體。

核心觀念

基因組原位雜交（genomic in situ hybridization, GISH）是以某一親本的總基因組 DNA作為探針，與雜交植株或多倍體的染色體 DNA 進行原位雜交，再以標記訊號辨認染色體或染色質的親本來源。它的關鍵在於：總基因組 DNA 含有大量重複序列，能形成具有物種或基因組特色的訊號；加入另一親本的未標記基因組 DNA 作為阻斷 DNA，可競爭性地結合兩親本間相似的序列，降低非特異性雜交，讓探針較能標示來源親本的染色體。

因此，GISH 的主要用途是回答：「某條染色體或某段染色質來自哪個親本？」它和一般螢光原位雜交（FISH）的差別，在於 GISH 使用總基因組 DNA，通常著重親本基因組的辨識；FISH 則多使用特定序列探針，定位特定基因或 DNA 序列。

解題方法：GISH 的基本作法

以親本 A、親本 B 的種間雜交後代為例，基本流程如下：

1. 製備染色體標本 取雜交植株的根尖、幼嫩花蕾或其他適合組織，製備染色體片，常選有絲分裂中期染色體；若要研究減數分裂配對，也可製備花粉母細胞染色體標本。

2. 抽取並標記探針 DNA 抽取親本 A 的總基因組 DNA，將其剪切成適當片段，並以螢光染料或生物素、地高辛等方式標記，作為探針。間接標記時，雜交後再以帶有螢光的抗體或親和素系統顯色。

3. 準備阻斷 DNA 抽取親本 B 的總基因組 DNA，通常不予標記，作為阻斷 DNA。將阻斷 DNA 與探針 DNA 混合後加入雜交液。阻斷 DNA 與探針的比例會影響親本間染色體辨識的清晰度，須依物種間親緣遠近及重複序列相似程度調整。

4. 變性與原位雜交 使染色體標本及 DNA 探針變性成單股，再於適當溫度下進行雜交。探針會與標本中互補或高度相似的 DNA 序列結合；阻斷 DNA 則競爭性抑制親本間較保守、相似序列的非專一結合。

5. 洗滌、訊號檢測及觀察 以適當嚴謹度的洗滌條件去除未結合或非專一結合的探針，再檢測螢光訊號，並以顯微鏡觀察。若使用不同顏色標記兩親本探針，或結合 FISH、多色標記，可同時區分多個基因組來源。

若親本 A 的染色體呈現探針訊號，而親本 B 的染色體大多沒有訊號，即可依螢光分布判讀染色體來源。若訊號遍布兩親本染色體，則須檢視阻斷 DNA 比例、洗滌嚴謹度及兩親本的親緣關係，避免將交叉雜交誤判為親本來源訊號。

核心觀念

減數分裂多倍體化（meiotic polyploidization，又稱有性多倍體化）是指減數分裂發生復原或分離異常，形成未減數配子（unreduced gamete，常稱 $2n$ 配子），再經配子結合使後代染色體組數增加。一般二倍體植物的減數配子為 $n$；未減數配子保留親本的體細胞染色體組數，即 $2n$。

此題重點是說明：$2n$ 配子如何形成、不同形成機制如何影響遺傳組成，以及育種者如何利用這些配子取得多倍體或導入有用性狀。

解題方法

作答可依「形成機制 → 遺傳結果 → 育種應用」三層說明。先界定 $2n$ 配子，再比較第一次分裂復原（FDR）與第二次分裂復原（SDR），最後以親本倍數和配子倍數推導子代倍數，並指出其育種用途及限制。

一、$2n$ 配子的主要形成機制

正常減數分裂為一次 DNA 複製、兩次細胞分裂：減數分裂第一次分裂（MI）分離同源染色體，第二次分裂（MII）分離姐妹染色單體。若減數分裂未能完成染色體組數減半，便可能形成 $2n$ 配子。

1. 第一次分裂復原（FDR） MI 缺失、未正常進行，或分裂紡錘體、細胞質分裂發生異常，導致同源染色體未被分到不同子細胞。形成的 $2n$ 配子大致保留親本的兩套同源染色體，通常保有較多親本的雜合性。

2. 第二次分裂復原（SDR） MI 正常完成，但 MII 未正常進行或未完成，致使第二次分裂後的染色體未形成正常單倍體配子。由於同源染色體已在 MI 分開，所得 $2n$ 配子主要含同一同源染色體的姐妹染色單體；著絲點附近較易呈現純合，整體保留親本雜合性的程度通常低於 FDR。

3. 其他減數分裂異常 紡錘體方向或排列異常、細胞板或胞質分裂失常，也可使原本應分開的核或染色體留在同一配子中而形成未減數配子。特定基因突變及低溫、高溫等環境條件也可能影響其發生，但效果依物種、材料與處理條件而異。

二、FDR 與 SDR 的遺傳效果比較

以二倍體親本 $Aa$ 為例，若不考慮交換互換位置等細節：

交換互換會改變染色體片段的組合，因此實際後代的雜合性分布也受重組位置影響。作答時應把握原則：FDR 一般較能保留親本雜合性；SDR 因同源染色體已在 MI 分離，純合化程度通常較高。

園藝作物育種的應用實務

一、以配子融合直接建立多倍體

配子融合後，子代倍數取決於親本倍數及所產生配子的倍數：