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高考申論題 107年 [園藝] 園藝作物繁殖與育種學

第 一 題

📖 題組:
一、請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

Hardy-Weinberg equilibrium

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看到此題,應立即聯想到族群遺傳學的基準理論。作答時先精確寫出定義(世代間基因頻率不變),接著列出成立的五大前提條件與數學公式(p²+2pq+q²=1),最後務必連結到園藝異交作物(如甘藍)的群體改良實務,說明如何藉由偏離平衡來檢驗人為選拔效果,以展現專業度。

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「哈第-溫伯格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium)」指在一個理想的大型隨機交配族群中,若無任何演化壓力干擾,其等位基因頻率(allele frequency)與基因型頻率(genotype frequency)將在世代交替間維持恆定不變。 其學理依據建立於數學模型與五個前提假設:(1) 族群無限大(無遺傳漂變)、(2) 完全隨機交配、(3) 無基因突變、(4) 無個體遷入或遷出(基因流動)、(5) 無天擇或人為選拔。在雙等位基因(A, a,頻率分別設為 p, q,且 p+q=1)模型中,子代的基因型頻率恆可表示為 p²(AA) + 2pq(Aa) + q²(aa) = 1。 實務應用於園藝作物育種上,此定理為異交作物族群遺傳分析的基準點。例如在十字花科作物(如甘藍)或蔥屬作物(如洋蔥)的群體改良(如輪迴選拔)中,育種家會利用分子標誌檢測目標性狀(如抗病基因)的實際基因型頻率;若發現顯著偏離 H-W 平衡,即代表該族群正受到顯著的人為選拔壓力(選拔有效),或發生了近交現象,此分析對監測種質資源庫的遺傳多樣性及評估育種進程具有重要指導意義。

小題 (二)

Somatic embryogenesis

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看到「體細胞胚胎發生」,應立刻聯想到植物組織培養中非生殖細胞發育成雙極性胚胎的過程。作答時需精準點出其不經受精、具備雙極性與典型發育階段(球、心、魚雷、子葉期)的特徵,並結合「人工種子」或「基因轉殖受體」等實務應用與具體園藝作物案例拿分。

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「體細胞胚胎發生(Somatic embryogenesis)」指植物的體細胞(非生殖細胞)在適當的組織培養條件下(如生長素2,4-D之刺激),不經雌雄配子受精,直接或間接脫分化並發育成具有雙極性(bipolarity,同時具備根與芽頂端分生組織)之胚胎的過程。 其特徵包含: (1) 發育階段與合子胚(Zygotic embryo)高度相似,需歷經球形期(Globular)、心形期(Heart)、魚雷形期(Torpedo)及子葉期(Cotyledonary stage)。

小題 (三)

Nurse culture

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看到「Nurse culture」,應聯想到植物組織培養中的「保姆培養(或稱撫育培養)」技術。答題時需點出其「利用生長旺盛細胞分泌生長因子」的核心機制,以及「透過濾紙隔離」的具體操作,最後舉出原生質體或小孢子培養等園藝作物實例以強化專業度。

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「Nurse culture(保姆培養/撫育培養)」指在植物細胞或組織培養中,利用生長旺盛的細胞群(保姆細胞)來輔助孤立單細胞、原生質體或微小組織進行分裂與生長的培養技術。 其特徵與操作流程包含: (1) 培養基上先放置生長活躍的癒傷組織(callus)或懸浮細胞作為保姆。

小題 (四)

Whip-and-tongue graft

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看到「Whip-and-tongue graft」,應立刻聯想到中文的「舌接」。答題時需先點出其適用條件(砧木與接穗直徑相近),接著具體描述切削「斜面」與「舌狀裂口」的操作細節,最後務必點出其學理優勢(增加形成層接觸面積、物理卡榫穩固)並舉出落葉果樹(如蘋果、梨)的應用實例。

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「舌接(Whip-and-tongue graft)」為一種廣泛應用於木本植物的枝接技術,特別適用於砧木與接穗直徑相近(通常約 0.6 至 1.5 公分)的繁殖作業。 其特徵與操作流程包含: (1) 削斜面:在砧木頂端與接穗基部各削出約 3-5 公分的平滑長斜面。

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