114 專技高考高等考試 園藝技師 園藝作物育種學與繁殖學 考古題詳解

核心觀念

本題考「誘變育種」：以物理、化學或生物方式提高作物的遺傳變異，再從大量處理材料及其後代中選出具有育種價值的變異個體。誘變可造成基因序列或染色體變化，包含鹼基置換、小型插入或缺失，以及較大型的染色體結構變異。變異大多是隨機產生，育種者須設定目標性狀並加以篩選。

誘變育種常用於改良既有品種的特定性狀，例如抗病、耐逆境、株型、花色、果實品質或成熟期。它能增加變異來源，但不會直接保證產生優良性狀；優良突變仍須經選拔、穩定性確認與品系試驗。

解題方法

作答時依序說明「設定目標、選擇材料與誘變方式、決定適當處理劑量、繁殖後代、篩選有利變異、確認遺傳穩定性」即可完整交代誘變育種流程。

一、設定目標並選擇材料

先明確界定欲改良的性狀及其評估方式，例如以病原接種檢定抗病性、以逆境處理評估耐旱性，或調查花色、果實性狀與株型。接著選擇遺傳背景良好、主要缺點明確的品種或品系作為材料，並依作物繁殖方式選用種子、花粉、芽體、插穗、球莖、組織培養細胞等處理材料。

二、誘導基因或染色體變異

可利用下列方法誘變：

• 物理誘變：如伽瑪射線、X 射線、電子束或中子等。常用於種子、花粉及無性繁殖材料。
• 化學誘變：如 EMS（甲基磺酸乙酯）等化學誘變劑，可誘發基因層級的突變。
• 生物或分子方法：如轉座子插入或基因編輯等，可在特定應用中造成基因變異；若題目指傳統誘變育種，重點仍在物理與化學誘變。

誘變劑量須依作物、品種、材料型態及處理條件調整，通常先以小規模劑量試驗，觀察發芽、生長與存活反應，再選擇能產生足夠變異且不致使材料大量死亡或嚴重衰弱的處理條件。劑量過低會降低誘變效果；過高則會造成生長障礙、畸形或死亡。

三、培育後代並篩選變異

處理後材料須培養、繁殖並依作物的繁殖方式安排選種：

核心觀念

菊花的六倍體染色體組成為 $2n=6x=54$，因此每一套基本染色體數為：

題目同時考查兩個容易混淆的名詞：

• Monoploid（單元體數）：一套基本染色體的數目，以 $x$ 表示。
• Haploid（配子染色體數）：配子所含的染色體數，以 $n$ 表示。對多倍體而言，$n$ 不一定等於 $x$。

解題方法

可先取得三倍體菊花，再以秋水仙素處理其生長點或培養材料。秋水仙素抑制有絲分裂時紡錘絲形成，使染色體複製後無法正常分離；經處理的細胞染色體數加倍，便可由三倍體形成六倍體：

處理後須篩選並以染色體計數或流式細胞儀確認倍數性，再以扦插等無性繁殖方式固定優良植株。此法用三倍體的 $27$ 條染色體加倍，直接得到題目所要求的 $54$ 條染色體。多倍體育種可利用染色體組增加所帶來的細胞及器官性狀變化，選育花朵較大、觀賞性佳或具其他目標性狀的材料。

核心觀念

異交作物經常異交授粉，族群內個體具有高度遺傳變異與雜合性；自交則容易造成近交衰退。因此，育種時通常不以長期自交、固定成純系為主要方向，而是依目標採取兩種策略：

1. 選種與族群改良：在原有族群或改良族群中選出優良個體，保留並提高族群的有利基因頻率，維持族群內的遺傳變異。
2. 雜交育種：利用自交系或其他親本材料間的雜種優勢，培育並生產表現整齊的 $F_1$ 雜交種。

選擇哪種策略，取決於目標性狀的遺傳方式、族群變異、雜種優勢大小，以及人工授粉或種子生產是否可行。

解題方法

作答時先說明異交作物的遺傳特性，再分成「選種」與「雜交育種」兩部分，各自交代適用目的、基本步驟和優缺點。如此能呈現方法與遺傳特性的連結，避免只列方法名稱。

一、適合異交作物的選種方法

1. 集團選拔（mass selection）

在田間依目標性狀選出多株優良植株，將其種子混合播種，形成下一代族群；經多代選拔，逐步提高有利基因頻率。適合族群中已有足夠變異、主要依表型選拔的情況，常用於改善開放授粉品種。

若性狀受環境影響大，單靠表型挑選容易選到環境造成的表現差異，應透過家系或後裔試驗加以確認。

2. 後裔選拔（progeny selection）

先選出候選植株，再依各候選植株後代的表現評估親本遺傳價值。可利用半同胞家系、全同胞家系或自交後裔等材料。

後裔選拔能減少環境對單株表現的干擾，也能評估親本的配合力；但需額外栽培與調查家系，育種時間和成本較高。

3. 循環選拔（recurrent selection）

循環選拔以持續改良族群為目標，基本循環為：

1. 從基礎族群選出優良植株或家系。
2. 評估個體或家系表現，決定保留材料。
3. 將入選材料互交、重新組合，形成下一代改良族群。
4. 以新族群為材料，再進行選拔與重組。

每一循環都兼顧「選拔」與「重組」，可提高有利基因頻率並保存族群變異。依後代評估方式，可採表型循環選拔、半同胞家系選拔、全同胞家系選拔、自交後裔選拔等。若著重改良兩個族群間的雜交表現，可採相互循環選拔，以對方族群作為測交群體評估配合力。

二、適合異交作物的雜交育種方法

1. 雜種優勢利用

核心觀念

本題考查園藝作物繁殖與育種中的五個專有名詞：人工種子、無融合生殖、雜種優勢衰退、測交，以及未成熟種子在母株上提早發芽。作答時應掌握各名詞的定義、發生方式與育種或繁殖上的意義。

解題方法

（一）Synthetic seeds（人工種子）

人工種子是將體胚、芽體或其他具有再生能力的植物繁殖體，包埋在含營養物質及保護成分的人工種皮中，製成可播種、保存與運輸的繁殖單位。常見材料為體胚，包埋基質則常使用海藻酸鈉與氯化鈣形成的凝膠珠。

人工種子可用於無性繁殖、優良基因型大量繁殖及離體苗保存；其優點是繁殖材料較一致、便於操作，限制則包括人工種皮的保護與供養能力、繁殖體萌發整齊度，以及離體繁殖體轉化為正常植株的能力。

（二）Apogamy（無配子生殖）

無配子生殖是指胚不經精卵融合而形成，胚可由胚囊中的助細胞或反足細胞等非卵細胞發育而來。由於胚的形成不需配子融合，通常不發生正常的有性重組。

應與「無融合生殖」的廣義概念區分：無融合生殖泛指不經正常受精而形成種子胚的現象；無配子生殖則特指胚由非卵細胞發育而成。另有胚由未受精卵細胞直接發育的情形，稱為孤雌生殖（parthenogenesis），不可與無配子生殖混為一談。

（三）Depression of heterosis（雜種優勢衰退）

雜種優勢衰退是指具有雜種優勢的雜交後代，尤其是 $F_1$ 自交或互交後形成的 $F_2$ 及後續世代，因基因分離與重組而使平均表現下降，且個體間差異增加的現象。

其主要遺傳原因包括有利的顯性等位基因組合被打散，以及原先的雜合基因型分離為不同基因型。以非加性基因作用為主的性狀，常較容易因分離而喪失部分優勢。因此，雜種優勢品種通常需每代重新生產 $F_1$ 種子，或以無性繁殖維持優良基因組合。

（四）Test cross（測交）