109 專技高考高等考試 農藝技師 作物育種學 考古題詳解

核心觀念

本題考查作物育種學常見的五個名詞，涵蓋雜交種子的親本維持、病原菌與寄主抗病性的互動、遠緣雜交、遺傳背景比較，以及植物品種性狀檢定。作答時宜先寫出名詞的核心定義，再補上育種上的用途或判斷重點。

解題方法與名詞解析

（一）A line：雄不稔系

A line 是三系雜交制種中的雄不稔系，也稱不育系。其花粉沒有正常的授粉能力，但雌蕊仍能接受外來花粉並結實，因此可用作雜交種子的母本，避免人工去雄。

在細胞質雄不稔系統中，A line 通常帶有雄不稔細胞質及相應的核基因型。因為它自身不能正常產生花粉，須以具有相同核基因型、但具有正常可育細胞質的 B line（維持系） 授粉繁殖，才能維持 A line 的雄不稔特性；制種時則以 A line 作母本、以 R line（恢復系） 作父本，使雜交後代恢復花粉可育。

**辨識重點：**A line 是不育系；B line 用來維持 A line；R line 用來恢復雜交後代的可育性。

（二）avirulent：非毒性／不具毒性

Avirulent 指病原菌或病原生理小種不能使特定寄主品種發病，或不能克服該品種的抗病性。相對概念為 virulent（具毒性），表示病原菌能感染特定寄主，或能克服其抗病基因所賦予的抗性。

在基因對基因模式中，寄主抗病基因 $R$ 與病原菌的相對應無毒基因 $Avr$ 產生辨識時，通常形成不親和反應，寄主表現抗病；若病原菌缺少可被辨識的 $Avr$ 基因型，或病原菌已能避開該辨識，便可能呈現具毒性並造成發病。

**辨識重點：**avirulent 是相對於特定寄主或抗病基因而言，不宜將它解作對所有寄主都無害。

（三）bridge cross(ing)：橋樑雜交

Bridge crossing 是利用一種或數種橋樑材料，協助原本不易直接雜交的遠緣植物種類或種間材料進行基因轉移的方法。當目標親本與供體親本直接雜交不親和、受精失敗，或雜種難以存活時，可先讓其中一方與橋樑材料雜交，再把目標基因逐步轉入所需的作物背景。

橋樑材料的作用是提供中間的親緣或染色體相容性，促成原本難以完成的遺傳交流；後續常配合回交與選拔，保留目標性狀並恢復栽培作物的主要遺傳背景。

**辨識重點：**橋樑雜交的核心是「借助中間材料克服遠緣雜交障礙」，常用於導入野生種的抗病、抗蟲或逆境耐受基因。

（四）isogenic lines：同基因系

核心觀念

輪迴選種（recurrent selection）是反覆進行「選拔優良個體或家系」與「使選拔材料互相交配」的族群改良方法。每一輪選拔後，將優良材料重新交配，形成下一輪族群；如此逐輪提高有利基因的頻率，同時保留一定程度的遺傳變異，供後續選拔利用。

以下以表型輪迴選種（phenotypic recurrent selection，亦稱簡單輪迴選種）為例。此法依植株本身的表現選拔，不進行後代測驗，也不使用特定測交親本。

選拔效果可用下式表示：

其中，$R$ 為選拔反應，$h^2$ 為廣義遺傳力，$S$ 為選拔差，即入選個體平均值與原族群平均值之差。此式說明：表型差異能否有效轉化為遺傳改良，取決於性狀的遺傳力；環境影響越大，單靠表型選拔的準確度通常越低。

解題方法：表型輪迴選種步驟

1. 建立基礎族群 以具有足夠遺傳變異的族群作為起始材料，例如異交作物的地方品種、合成品種或經雜交形成的分離族群。先確立改良目標，例如株高、成熟期、抗病性或產量相關性狀。

2. 栽培並依表型選拔 將族群栽培於具代表性的環境，依目標性狀選出表現優良的單株。選拔宜依性狀特性設定標準；例如抗病性可在適當病害壓力下評估，避免植株因未受感染而被誤判為抗病。

3. 使入選植株交配 將入選植株安排互相交配，例如於隔離繁殖區進行自然授粉，或採人工控制授粉。此步驟使不同入選植株的有利基因重新組合，避免只是單純保存原植株的種子。

4. 收穫並混合入選後代種子 收穫入選植株交配所得的種子，依預定方式混合，形成第一輪改良族群。混合時若希望各入選親本對下一輪的貢獻相近，可採取相同種子量。

5. 重複選拔與交配 栽培改良族群，再依相同目標選拔、交配、收種及混合，進入下一輪。族群平均表現預期逐輪提升，後續仍可保留改良族群作為育種材料，或自族群中選出個體進一步培育品系。

使用時機

表型輪迴選種適用於下列情形：

核心觀念

本題考遺傳力與自交作物育種方法的關係。遺傳力表示表型差異中有多少比例可由遺傳差異解釋；廣義遺傳力與狹義遺傳力分別為：

其中 $V_G$ 為基因型變異、$V_A$ 為加性遺傳變異，$V_P$ 為表型變異。狹義遺傳力也可用來說明選拔效果：選拔差 $S$ 所造成的遺傳改進量為 $R=h^2S$。

SSD（single seed descent，單粒種子傳代法）是讓自交作物世代快速推進、逐漸增加純合度的方法。早期世代通常少作個體選拔，待後期世代形成較穩定的純系後，再依性狀表現選拔。

解題方法

「台南亞蔬六號」由「聖女」番茄經 SSD 法選育而來，且品質相近，表示番茄品質相關性狀的有利基因型在後代中得以保留並固定。由遺傳力觀點解釋，可從兩點說明：

核心觀念

本題考查作物育種中兩個相連的概念：一是種源中心與作物遺傳多樣性的關係；二是把作物或種原引入新地區時，如何兼顧適應性評估與檢疫安全。

種源中心（centre of origin／gene centre）是某作物及其近緣種遺傳變異豐富、可供育種利用的地理區域。Vavilov 以作物及其近緣種的變異分布，推論栽培作物的起源或多樣性中心。種源中心常具有豐富的地方品種與野生近緣種，因此是尋找抗病、抗逆、品質等有用基因的重要地區。

解題方法

作答分成兩部分：先說明引種的目的與注意事項，再依 Vavilov 的分類列出種源中心。引種不是把種子帶入後立即推廣；必須先確認材料身分與來源、完成檢疫，再經過當地栽培評估，判斷能否適應及是否具有利用價值。

引種需注意事項

1. 確認引種目的與材料特性：依育種或生產目標選擇材料，例如增進產量、品質、抗病蟲害或耐逆性；並確認作物種類、品種名稱、種原編號與來源紀錄。
2. 檢疫與病蟲害風險：檢查種子、植株或其他繁殖材料是否帶有病原菌、病毒、害蟲、雜草種子等；依規定辦理檢疫，必要時隔離繁殖與觀察，以免引入有害生物。
3. 評估生態與栽培適應性：考量當地溫度、日照、降雨、土壤、海拔、栽培制度及生育期是否適合。外地品種可能因光週期、溫度或生長季長短不同而無法正常開花、結實或成熟。
4. 進行試種與性狀評估：先小規模試種，觀察生育、產量、品質、抗病蟲害、抗逆性及穩定性；依試驗結果決定直接利用、選拔或作為雜交親本。

核心觀念

本題考查多倍體的形成來源，以及不同來源多倍體在染色體配對、育性與作物利用上的差異。$x$ 表示基本染色體數；同一物種的配子通常含 $x$ 條染色體。

• 同源多倍體（autopolyploid）：同一物種的染色體組加倍或增加所形成的多倍體。例如由同一物種的染色體組 $AA$ 加倍成 $AAAA$。
• 異源多倍體（allopolyploid）：不同物種雜交後，染色體組合併，再經染色體加倍而形成的多倍體。例如 $AA \times BB$ 的雜種原為 $AB$，加倍後成為 $AABB$。

解題方法

先依染色體組的來源區分兩類，再比較其減數分裂時的配對方式與育種結果。

同源多倍體中，增加的染色體彼此高度同源；減數分裂時可能有三價體或四價體等多價體形成，染色體分離較不規則，容易產生非整倍性配子，因而常有育性降低、結實不穩定等情形。其表現型常見器官增大、細胞增大，但性狀分離與遺傳表現較複雜。

異源多倍體的染色體組來自不同物種。未加倍的種間雜種通常因缺乏同源配對對象而不育；染色體加倍後，各染色體組有相對應的同源染色體，可正常配對並形成配子，育性因而恢復。異源多倍體也能結合不同親本的遺傳特性，並可透過染色體加倍穩定種間雜種。

育種特性比較