民國115年 高考三級 農業技術 作物育種學
第4題
以CRISPR/Cas9 基因編輯可達到作物精準育種的目標，故成為國際上熱 門育種方式，請說明相較於傳統誘變育種以及傳統基改的策略， CRISPR/Cas9 可…
題目
以CRISPR/Cas9 基因編輯可達到作物精準育種的目標，故成為國際上熱 門育種方式，請說明相較於傳統誘變育種以及傳統基改的策略， CRISPR/Cas9 可使目標「精準」突變的關鍵。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- （一）傳統誘變育種以加馬射線（gamma ray）或化學誘變劑處理種子，造成全基因組隨機突變，突變位置與數目不可預測，常伴隨大量背景突變與不良性狀，需建立大規模 M1、M2 族群進行篩選，育種效率受族群大小與表型鑑定限制。
- （二）傳統基改（genetically modified organism, GMO）通常以農桿菌或基因槍將外源基因隨機插入基因組，插入位置不可控，可能造成位置效應、內源基因破壞與選拔標記殘留，且帶入外源 DNA 與調控序列，衍生生物安全與法規爭議。
- （三）CRISPR/Cas9 的精準性來自 guide RNA（sgRNA）與目標 DNA 的鹼基互補配對，Cas9 內切酶在 PAM 序列上游造成雙股斷裂（double-strand break, DSB）；只要改變 sgRNA 的二十個鹼基序列，即可重新導向幾乎任何目標基因，故具可程式化（programmable）與多重編輯能力。
- （四）細胞修復 DSB 時，若以非同源末端接合（non-homologous end joining, NHEJ）修復，會產生小片段插入或缺失（indel），可精準造成基因敲除（knockout）；若提供同源模板，則可經同源定向修復（homology-directed repair, HDR）進行精確的鹼基替換或基因置換。近年鹼基編輯（base editing）與先導編輯（prime editing）更可在不產生 DSB 下進行單鹼基修改。
- （五）相較傳統誘變，CRISPR 可預先選定目標基因與編輯位置，突變可預測、背景突變少，後代可分離去除外源 Cas9 與 sgRNA，得到無轉基因（transgene-free）之編輯植株；相較傳統基改，其不必然導入外源基因，僅修改作物自身序列。惟仍有 PAM 限制、脫靶（off-target）效應、基因型依賴與再生效率等限制，須以全基因組定序與表型評估確認。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。