113 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：**哈溫平衡定律描述隨機交配族群中，等位基因頻率與基因型頻率的關係。若族群夠大、隨機交配，且沒有突變、遷移、選拔及遺傳漂變，等位基因頻率在世代間維持不變，基因型頻率則依等位基因頻率的平方展開。

以一個位點的兩個等位基因 $A$、$a$ 為例，若其頻率分別為 $p$、$q$，則 $p+q=1$，平衡時：

其中 $p^2$、$2pq$、$q^2$ 分別是三種基因型的預期頻率。

**解題方法：**作物育種常以此定律作為族群遺傳的基準，用觀察到的基因型頻率與預期值比較，判斷族群是否符合隨機交配平衡，或作為估算等位基因頻率的依據。育種族群若經過選拔、近親繁殖或非隨機交配，基因型頻率便可能偏離平衡。

**解題技巧：**熟記「等位基因頻率不變、基因型頻率依 $p^2:2pq:q^2$ 分布」；不可把 $2pq$ 誤寫成 $pq$。

（二）physiological race（生理小種）

**核心觀念：**生理小種是同一病原菌物種或分類群內，因致病性或毒力型不同，而能感染不同寄主品種或寄主基因型的類群。其差異通常不是外觀形態上的差異，而是對寄主抗病基因組合的反應不同。

**解題方法：**利用一組已知抗病基因型不同的鑑別寄主接種病原菌，觀察各寄主是否發病及病害程度，再依反應型區分生理小種。對某一小種具有抗性的品種，遇到另一小種時仍可能感病。

**育種上的意義：**作物抗病育種須掌握當地病原族群的生理小種組成，才能選用有效的抗病基因。單一抗病基因長期大面積利用，可能造成具相應毒力的小種增加；因此可考慮基因聚合、抗源多樣化及抗病性監測。

**解題技巧：**抓住「同一病原類群、對不同寄主基因型呈現不同致病反應」；生理小種的區分依據是寄主反應，不是單靠病原外形。

（三）genetic map（遺傳圖譜）

**核心觀念：**遺傳圖譜是依基因或分子標記間的重組頻率，排列其在染色體上的相對位置與距離的圖。兩座位間重組率越高，通常代表其圖譜距離越遠。常用單位為厘摩（centimorgan, cM）；在短距離範圍內，$1\%$ 的重組率約相當於 $1$ cM。

**解題方法：**以測交或族群分離資料計算重組率：

再依重組率估計標記間的圖譜距離。當距離較遠時，可能發生多次互換而被低估，因此重組率不一定能直接等同於實際物理距離。

**育種上的意義：**遺傳圖譜可用於定位控制性狀的基因或數量性狀基因座、追蹤目標基因與標記的連鎖關係，以及進行標記輔助選拔。遺傳圖譜表示相對遺傳距離，不等同於以鹼基數表示的物理圖譜。

核心觀念

本題考的是：一種作物是否適合以「雜種品種」方式利用雜種優勢。雜種 $F_1$ 是兩個遺傳組成不同的親本品系交配所得的第一代；若親本純度高、交配受控制，$F_1$ 後代通常整齊一致，並可能在產量、生長勢或抗逆性等性狀上優於親本。

雜種優勢常以中親優勢或超親優勢表示：

產業上育成雜種品種，不能只看 $F_1$ 是否有優勢，還要同時考量親本能否育成、雜交種子能否大量且經濟地生產，以及農民採用後是否具有實際效益。

解題方法

依「育種價值、種子生產、商品化效益」三個層面作答，說明雜種品種成立所需的基本條件。

一、$F_1$ 必須有明顯且穩定的雜種優勢

雜種優勢應表現在產業重視的性狀，例如產量、品質、生長勢、抗病性或逆境適應力，且優勢須足以補償雜交種子較高的生產成本。若 $F_1$ 表現沒有明確優於現有品種，農民便缺乏採用理由。

二、親本須能育成並穩定維持

親本通常需具有良好純度及遺傳穩定性，才能反覆交配，生產性狀一致的 $F_1$ 種子。育種者也須能找到配合力良好的親本組合，使其雜交後兼具高產與目標性狀。

親本雖可具有較低的自交後代表現，但仍須能繁殖及維持足夠的親本種子，供商業制種使用。

三、雜交種子須能大量、有效率地生產

商業制種必須控制授粉，避免自交或外來花粉污染，使收穫種子確為目標親本組合的 $F_1$。

核心觀念

分子標記輔助選拔（marker-assisted selection, MAS）是利用與目標基因或數量性狀基因座（QTL）連鎖、或位於其內部的 DNA 分子標記，推估植株是否具有所需基因型，再據以選拔。與表現型選拔相比，MAS 的主要優勢在於選拔依據直接來自基因型資訊，能降低環境與生育階段對判定的影響。

解題方法

作答時可從「選拔準確性、選拔時機、試驗條件、育種效率與基因導入」等面向比較。須注意，標記與目標基因的連鎖關係、標記與性狀的關聯可靠度，以及標記檢測成本，都會影響 MAS 的實際效果。

MAS 相較於表現型選拔的優越性

1. 降低環境影響，提高選拔可靠性 DNA 標記通常不受栽培環境、氣候、土壤或管理方式影響。同一基因型的標記結果較穩定，可避免環境造成表現型差異，減少將環境效應誤判為遺傳差異的情形。

2. 可在性狀表現前選拔 幼苗或種子階段即可取樣檢測，不必等到植株成熟或目標性狀表現後再決定去留，因此可縮短選拔所需時間，加快育種世代推進。

3. 可選拔難以直接觀察或評估的性狀 對於需破壞植株才能測定、檢定成本高、表現不明顯，或只能在特定生育階段觀察的性狀，可用與目標基因連鎖的標記作為選拔依據。例如種子或根部性狀的檢測若會損及植株，標記可讓育種者保留具有目標基因型的個體。

4. 提高低遺傳力性狀的選拔效率 低遺傳力性狀容易受到環境變異干擾，單次表現型觀察的選拔準確度有限。

核心觀念

本題考查栽培品種在繁殖、留種與推廣栽培過程中，因品種純度下降而出現的「品種混雜退化」。狹義的品種混雜，是指原品種中混入其他品種、作物或異型種子的現象；廣義的品種退化，也包括遺傳組成改變或病原累積，使品種原有的生育與產量表現逐漸降低。

品種混雜退化不等於單純的栽培環境不良：環境、肥培或管理不當會造成當季生育與產量下降，但通常不會改變品種本身的遺傳純度。

解題方法

作答時可依「遺傳組成改變、種子混入、繁殖管理不當、病原與栽培累積效應」分類，逐項說明原因。題目問的是原因，重點在交代退化如何發生，不必提出防治方法；但應區分外來種子混雜與品種自身遺傳性狀改變。

品種混雜退化的原因

一、機械混雜

播種、收穫、脫粒、乾燥、調製、包裝或儲藏時，機具、容器、倉庫或運輸設備殘留其他品種或作物的種子，造成不同種子混在一起。種子繁殖田若未隔離，鄰近田區的種子也可能因收穫或搬運作業而混入。

二、天然異交與生物混雜

異花授粉作物若與其他品種或近緣野生種距離過近，花粉可經風或昆蟲傳播，使後代發生基因交流，逐代偏離原品種。繁殖田周圍的落粒、自生苗或近緣雜草，也可能與品種植株雜交或混入收穫種子。

三、遺傳分離與突變