首頁 / 高考三級 農業技術考古題 / 民國115年 高考三級 農業技術 作物育種學 民國115年 高考三級 農業技術 作物育種學考古題
民國115年 高考三級 農業技術 作物育種學收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
題目與答案
根據下列成對情況個別說明何者遺傳率較高：不易受環境影響的性狀與
較易受環境影響的性狀；變異係數小的性狀與變異係數大的性狀；自交
作物雜交後較初級世代與自交作物雜交後較高級世代；水稻抽穗期與水
稻千粒重；玉米糯性與玉米株高。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方） （一）遺傳率（heritability）的廣義定義為 H²＝V_G／V_P＝V_G／（V_G＋V_E），狹義定義為 h²＝V_A／V_P。環境變異 V_E 愈小，分母愈小，遺傳率愈高；因此，不易受環境影響的性狀，其遺傳率通常高於較易受環境影響的性狀，例如水稻抽穗期通常高於產量性狀。 （二）變異係數（coefficient of variation, CV）＝標準差／平均值×100%。CV 小通常表示性狀的相對變異較小；若變異主要來自環境，則 V_E 較小、遺傳率較高，所以一般以 CV 小者的遺傳率較高。但 CV 同時包含遺傳與環境變異；若 CV 小是因為遺傳變異狹窄所致，遺傳率未必高，仍須以方差分量估算來判定。 （三）自交作物雜交後，初級世代（如 F2）雖有最大的遺傳分離，但植株異質性高、個體間環境效應大，單株選拔的遺傳率較低；較高級世代（如 F5、F6）經自交趨於純合，品系間變異以加性效應為主，環境變異相對穩定，因此高級世代的遺傳率較高，選拔較可靠。 （四）水稻抽穗期受光周期與少數主效基因控制，遺傳率高且受環境影響較小；千粒重雖亦為遺傳率較高的數量性狀，但受灌漿期溫度、水分與養分影響較大，遺傳率通常低於抽穗期。因此，就兩者相較，抽穗期的遺傳率較高。
今有一個米質優良的稻米品種，擬進行雜交育種改良使其具香味，請寫
出人工雜交程序的步驟。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方） （一）先確定育種目標與親本：以米質優良、不具香味之品種為母本，選定帶有香味基因（如 badh2 突變）之香米品種為父本；調查父母本抽穗開花期，必要時分期播種或以短日處理調節，使花期相遇，並確認香味性狀之遺傳模式與檢測方法。 （二）整穗與去雄：水稻為自花授粉作物，天然雜交率低，去雄必須徹底。於母本抽穗後、開花前，選取翌日將開花之穗，剪除已開花及發育過嫩之小穗，保留約十至十五朵健壯小花；以鑷子沿穎殼縫隙剝開，夾除六枚花藥，注意勿傷柱頭。亦可採用溫湯去雄或真空去雄，以提高效率。 （三）套袋隔離與授粉：去雄後立即套袋，防止外來花粉污染並掛牌標示；次日開花時（水稻多在上午九至十二時），採集父本剛開花之花藥，以毛筆或鑷子將花粉塗於母本柱頭，或將父本穗套入母本袋內震動授粉；授粉後再套袋，必要時重複授粉。 （四）田間管理與採種：授粉後保持田間適當水分，防治病蟲害，避免倒伏與鳥害；成熟時按雜交組合單穗或單株採收，記錄組合、父母本、去雄與授粉日期及負責人，種子乾燥後編號保存，避免與母本自交種子混淆。 （五）雜種確認與後續選拔：F1 種子播種後，依父本標記性狀、香味檢測（KOH 法或感官法）及分子標誌確認真雜種；香味多為隱性，F1 通常不表現，須自交至 F2 分離族群，再進行香味、米質、產量與抗性選拔，並以分子輔助選種加速香味基因固定，進入品系試驗。
異交作物雜種優勢之利用，每季需產生大量F1 種子供實際栽培，手續
較為複雜，請寫出至少四種利用方式。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方） （一）雜種優勢（heterosis）指 F1 在產量、抗性與適應性上優於親本之現象；異交作物每季製種須使父母本花期相遇、隔離外來花粉、設置適當行比並輔助授粉。製種方式之選擇，取決於花器構造、授粉習性、繁殖係數與成本。 （二）人工去雄與自然授粉：適用於花器較大、去雄較容易之作物，如玉米於母本雄穗抽出但尚未散粉時拔除雄穗（detasseling），父母本按一定行比相間種植，使母本接受父本花粉；亦可人工採粉授予母本。此法技術門檻低，但需大量人工且須嚴格檢查去雄是否徹底。 （三）雄性不育性（male sterility, MS）利用：包括核雄性不育（GMS）、核質互作雄性不育（CMS）與光溫敏雄性不育（PGMS／TGMS）。CMS 採三系法，以不育系為母本、保持系繁殖不育系、恢復系提供花粉並恢復育性；兩系法以光溫敏不育系隨季節製種，可省去保持系，但受環境影響較大。 （四）自交不親和性（self-incompatibility, SI）與雌性系：十字花科蔬菜、向日葵等可利用 SI 系配製 F1，父母本隔行種植，母本接受另一自交不親和群花粉，免去人工去雄；黃瓜等可利用雌性系（gynoecious）作母本，減少去雄成本。雌雄異株作物如菠菜、蘆筍，則拔除雄株，由雌株採種。 （五）自交系配製雜交種與化學殺雄：玉米先育成高配合力自交系，再配製單交、三交或雙交種，每年於隔離區製種；油菜、小麥等可施用化學殺雄劑（chemical hybridizing agent, CHA）使母本雄性不育。另可利用營養繁殖固定雜種優勢，如甘蔗、馬鈴薯，但此非每季產生 F1 種子之方式。
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。