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高考申論題 110年 [農業技術] 作物育種學

第 一 題

📖 題組:
請針對木瓜抗輪點病毒,分別擬定下列三種策略的育種程序。(每小題 10 分,共 30 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

分子輔助雜交育種

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本題重點在於「分子輔助」與「雜交育種(回交)」的結合。木瓜輪點病毒(PRSV)抗性通常來自野生種或特定品種。思考路徑:1. 選擇親本(抗病供體與優良感病受體)。2. 建立雜交世代。3. 利用分子標記進行「前景選拔」(選抗病基因)與「背景選拔」(加速回交親本基因回復)。4. 重點描述回交程序(Backcross)如何縮短育種年限。

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【考點分析】 分子標記輔助回交育種(MABC)、前景與背景選拔、抗病育種程序。 【理論/法規依據】

小題 (二)

基因編輯

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基因編輯(如 CRISPR/Cas9)是當前顯學。思考路徑:1. 目標基因鑑定(例如敲除病毒進入細胞所需的 eIF4E 因子或 S-gene)。2. 載體建構。3. 轉導木瓜組織(癒合組織)。4. 再生植株。5. 篩選與去基因轉殖(DNA-free)處理。

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【考點分析】 CRISPR/Cas9 技術應用、標靶基因選擇、植物組織培養、基因編輯育種程序。 【理論/法規依據】

小題 (三)

基因默化

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基因默化通常指 RNA 干擾(RNAi)技術。早期著名的「抗輪點病毒基改木瓜」即利用此原理(鞘蛋白 Coat Protein, CP 基因誘導的抗性)。思考路徑:1. 構築雙股 RNA(dsRNA)或髮夾型 RNA(hpRNA)載體。2. 針對病毒關鍵基因序列。3. 轉殖與穩定表現。4. 誘導宿主 RNAi 機制降解進入的病毒基因。

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【考點分析】 RNA 干擾(RNAi)、病毒誘導之抗性(PDR)、基改作物育種。 【理論/法規依據】

小題 (四)

High-throughput sequencing

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看到「High-throughput sequencing」,應先點出其同義詞「次世代定序(NGS)」,給出能平行、大量定序DNA的精確定義。接著條列其技術特徵(速度快、成本低、依賴生資分析),最後務必結合育種實務(如開發SNP標誌、基因組選擇)並舉出具體作物實例以符合育種學考點。

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「High-throughput sequencing」(高通量定序),又稱次世代定序(Next-Generation Sequencing, NGS),指能夠在單次反應中同時對數百萬到數十億條DNA分子進行大規模平行定序的技術。 特徵包含:(1) 大規模平行化,定序速度極快且單位成本大幅降低;(2) 產出海量遺傳數據,需高度依賴生物資訊學進行序列組裝與比對;(3) 具備高靈敏度與解析度,能精準偵測單核苷酸多型性(SNP)、插入缺失(InDel)與結構變異。 實務育種應用為:快速解碼作物的全基因組序列、開發大量高密度分子標誌,並廣泛應用於全基因組關聯分析(GWAS)及基因組選擇(Genomic selection)。例如在水稻育種中,利用高通量定序技術(如測序分型 GBS)快速篩選大量種原庫中的耐旱或抗病SNP標誌,從而實現精準的標誌輔助選拔,大幅縮短育種世代與提升選拔強度。

小題 (五)

Hybridization barrier

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看到「雜交障礙(Hybridization barrier)」,應優先回想遠緣雜交的生殖隔離機制。答題時需先給出明確定義,接著以「受精前」與「受精後」分類說明學理機制,最後務必結合育種實務,提出對應的克服技術(如胚拯救、染色體加倍)與具體作物實例以獲取高分。

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【破題】 「雜交障礙(Hybridization barrier)」係指在遠緣雜交(物種間或屬間)過程中,阻礙兩親本進行有效交配、受精,或導致無法產生具生殖能力之正常後代的各種生物學與遺傳學機制。 【論述】

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