112 公務人員升官等薦任 農業技術 作物育種學 考古題詳解

核心觀念

題目要判定：兩個純系親本雜交後，後裔族群中觀察到的連續型性狀差異，是否源自單一基因座的一對等位基因分離。連續型外表不一定代表多基因控制；單基因型的基因型差異也可能受環境影響，讓表型呈現連續分布。

純系親本可記為 $A_1A_1$ 與 $A_2A_2$。雜交所得 $F_1$ 為 $A_1A_2$；若 $F_1$ 自交，$F_2$ 的基因型期望比例為：

若等位基因呈完全顯性，表型類別比例通常為 $3:1$；若呈不完全顯性或加性作用，三種基因型的平均表型不同，理想情況下可呈 $1:2:1$。環境變異可能使這些表型分布互相重疊。

解題方法

1. 比較親本、$F_1$ 與 $F_2$ 的表型分布。 在相同環境下測量多個親本、$F_1$ 及 $F_2$ 個體。純系親本與 $F_1$ 的基因型各自固定，其性狀差異主要反映環境變異；$F_2$ 除環境變異外，另有基因型分離造成的遺傳變異。因此，若 $F_2$ 的變異明顯大於親本與 $F_1$，表示後裔中存在可遺傳的分離變異。

2. 依單基因模型預測 $F_2$ 的基因型分離。 $F_1$ 自交後，$F_2$ 預期有三種基因型，比例為 $1:2:1$。若性狀為加性或不完全顯性，各基因型平均值依序不同；若為完全顯性，雜合子與顯性純合子的表型相同，表型比例為 $3:1$。觀察值可用卡方適合度檢定與預期比例比較：

其中 $O$ 為觀察數、$E$ 為單基因模型下的預期數。若檢定結果不顯著，表示觀察資料與該模型相容；這只能說資料支持單基因假說，不能單憑一次檢定證明只有一個基因座參與。

核心觀念

本題比較兩種自交作物育種方法，重點在於選拔開始的世代、選拔單位、後代紀錄方式，以及是否保留系譜資料。

• 譜系法（Pedigree Method）：由雜交後代的早期世代開始，逐株選拔優良單株，並記錄每株的親本來源與後代世代；後續依系譜逐代選拔，逐步建立穩定品系。
• 混合選種（Mass Selection）：在族群中選拔符合目標性狀的植株，將選中植株的種子混合繁殖；一般不逐株追蹤親本與後代的系譜，重點是改良整體族群。

兩者都可用於自交作物育種，但選拔與紀錄方式不同。

解題方法

作答時可依「何時選、選什麼、怎麼留種、記不記系譜、如何評估」五個面向比較。題目問的是主要差異，不必只列出流程，也要說明這些差異對育種工作的影響。

核心觀念

本題考的是異交作物育種中「檢定親的用途」與「組合力評估」之間的關係。檢定親是用來和待測材料交配、產生測交後代的親本；後代表現可用來判斷待測材料把哪些有利遺傳效應傳給後代。

• 一般組合力（GCA）：某親本與一組交配對象交配後，後代平均表現所反映的能力，主要與加性基因效應有關。
• 特殊組合力（SCA）：特定親本組合的後代表現，超出親本 GCA 預期的部分，主要與顯性、上位性等非加性基因效應有關。

簡言之，GCA 看的是親本「平均而言」的傳遞能力；SCA 看的是「某一特定組合」是否有額外優勢。

解題方法

判斷關鍵是：育種方法有沒有安排待測材料與特定檢定親交配，以及是否能比較不同特定組合的表現。

使用檢定親時，測交後代表現可拆成兩個層次：

1. 待測材料的平均表現：反映待測材料的 GCA。
2. 待測材料與檢定親這一特定組合的偏離表現：反映該組合的 SCA。

核心觀念

本題考「早世代評估」在傳統育種程序中的目的，以及分子標誌輔助選種（marker-assisted selection, MAS）如何改善早世代選拔。早世代是指分離世代尚未固定、家系內仍有遺傳分離時的世代；育種家需在此階段初步淘汰不具育種價值的材料，並保留值得進一步試驗的家系或個體。

解題方法

作答分成兩層：

1. 說明傳統早世代評估要解決的育種問題：在材料數量龐大、種子與田間試驗資源有限的情況下，如何及早篩掉不良材料、縮小後續選拔規模。
2. 說明 MAS 增加了哪些早期判斷依據：以與目標基因或數量性狀基因座（QTL）連鎖的分子標誌，協助辨認帶有目標等位基因的植株或家系。

傳統育種方法中早世代評估的目的

傳統早世代評估主要依據田間表現型，在分離世代或家系階段進行初步篩選，其目的包括：

• 及早淘汰明顯不良材料：例如農藝性狀差、病蟲害感受性高、成熟期不合適，或具有明顯不利性狀的個體與家系。
• 縮減後續試驗材料數量：育種初期材料多，種子、土地、人力與經費有限；早期篩選可減少進入後續品系試驗的材料，節省育種資源。
• 保留有潛力的家系或個體：將初步表現較佳的材料帶入後續世代，使其經過更多世代選拔及較完整的品系與區域試驗。
• 辨識家系的初步育種價值：評估其目標性狀及主要農藝性狀的表現，作為是否繼續培育的依據。

但傳統早世代的表型評估容易受到環境影響。植株尚未固定時，家系內仍有分離，個體表現未必能代表家系的遺傳潛力；低遺傳力性狀、需特定環境才表現的性狀，或需等到成熟期才能觀察的性狀，也不易在早期可靠評估。因此，早世代評估通常是初步篩選，後續仍須以較穩定世代及多環境試驗確認。

分子標誌輔助選種對早世代評估的貢獻

核心觀念

玉米雙單倍體（Double Haploid, DH）育種的核心，是先由二倍體材料取得單倍體，再使染色體加倍。玉米的體細胞染色體數為 $2n=20$，單倍體為 $n=10$；單倍體加倍後恢復為二倍體，且各染色體組成為純合，因此可在短時間內取得穩定的純系。

本題考的是玉米單倍體誘導與染色體加倍的操作程序。常見作法是利用單倍體誘導系授粉，再辨識單倍體籽粒、取胚培養或幼苗處理，最後加倍並自交繁殖。

解題方法：產生玉米雙單倍體的程序

1. 準備待改良材料與誘導系 將欲固定的玉米材料作為母本，選用具有單倍體誘導能力的誘導系作為父本。誘導系花粉授粉後，部分後代籽粒的胚只保留母本的單倍體染色體組。

2. 授粉並收穫籽粒 對母本雌穗授以誘導系花粉，授粉後使籽粒正常發育。誘導系常帶有籽粒顏色標記，例如胚乳糊粉層的花青素標記，可協助初步篩選疑似單倍體籽粒；實際判別仍須依所用誘導系的標記特性進行。

3. 辨識並確認單倍體籽粒 從籽粒中挑出疑似單倍體材料。除籽粒標記外，可利用胚、胚乳或幼苗的形態特徵初篩，並以流式細胞儀、染色體計數或分子標記確認倍性與親本來源。此步驟用來排除一般二倍體雜交籽粒及非目標籽粒。

4. 取得單倍體植株 將挑選出的籽粒播種，或取出未成熟胚進行離體培養，使單倍體胚發育成苗。若採胚培養，通常可提高幼胚存活率；培養成苗後再確認其單倍體性。