民國115年 普通考試 環境檢驗 環境微生物學概要
第1題
為什麼16S rRNA 基因能作為「生物條碼」來鑑定細菌？此基因除了細 菌外，還可以用來鑑定何種微生物？（25 分）
題目
為什麼16S rRNA 基因能作為「生物條碼」來鑑定細菌？此基因除了細 菌外，還可以用來鑑定何種微生物？（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、生物條碼的基本條件：16S rRNA 基因編碼小次單元核醣體 RNA（small subunit rRNA, SSU rRNA），全長約 1,500 bp，普遍存在於所有細菌，且兼具「保守區」與「變異區」，演化速率較慢，故成為原核生物最常用的分子條碼（DNA barcode）。
- 二、結構上的可辨識性：此基因含九個高變異區（V1–V9），其序列差異反映親緣距離；保守區則供通用引子（universal primer，如 27F/1492R）黏合，使未知菌可先經 PCR 擴增、定序，再與 SILVA、RDP、EzBioCloud 等資料庫比對，快速得到分類地位。
- 三、功能約束與分子時鐘：16S rRNA 為核醣體組成，與蛋白質合成直接相關，功能受限使水平基因轉移風險低；不同位置承受不同程度的演化壓力，形成「分子時鐘」，可推估親緣距離並建構系統發生樹（phylogenetic tree）。
- 四、分類解析度與判讀門檻：一般以 97%（現多採 98.65%）序列相似度作為種（species）層級的操作門檻，屬（genus）約 94.5%。但 16S 對近緣種解析力不足，須輔以 ANI、dDDH、多位點序列分析（MLSA）或全基因體定序。
- 五、細菌以外的應用：16S rRNA 基因亦存在於古菌（archaea），可用以鑑定古菌並區分產甲烷菌等類群，此為本題最主要答案；此外粒線體與葉綠體源自內共生，保有類 16S rRNA 基因，可追溯真核生物的內共生起源。真核微生物（真菌、藻類、原蟲）則多以 18S rRNA 基因或真菌 ITS 區域作為條碼。
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。