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地特四等申論題 111年 [農業技術] 作物改良概要

第 一 題

📖 題組:
請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分) (一) Xenogamy (二) Holliday junction (三) Karyotyping (四) Introgressive hybridization (五) Synteny
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

Xenogamy

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看到「Xenogamy」,由字首「Xeno-(異/外來)」與字根「-gamy(交配/婚姻)」可推敲出其為「異交」或「異花授粉」。答題時需明確點出這是「不同植株」間的授粉,並補充其對作物遺傳多樣性及雜種優勢(Heterosis)在育種實務上的意義。

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「Xenogamy(異交 / 異花授粉)」指一株植物的花粉傳遞到另一株不同個體的雌蕊柱頭上,進行授粉與受精的繁殖方式。 特徵與育種意義包含: (1) 遺傳變異:因結合了來自不同植株的配子,能促進基因重組,大幅增加後代族群的遺傳多樣性(Genetic diversity)與個體的雜合度(Heterozygosity)。

小題 (二)

Holliday junction

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看到 Holliday junction,應直覺聯想到減數分裂時的「同源重組 (homologous recombination)」。作答時需點出其為四股 DNA 交會的十字形中間體結構,並強調其在作物育種上作為基因交換與創造遺傳變異的分子基礎。

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「Holliday junction(霍利迪交叉/霍利地交叉)」是指在細胞減數分裂的同源重組(homologous recombination)過程中,兩條同源染色體的非姊妹染色分體發生斷裂與交換時,所形成的一種暫時性十字形(cruciform)四股 DNA 交叉中間體結構。 特徵包含: (1) 由四條 DNA 單股交錯配對組成。

小題 (三)

Karyotyping

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看到「Karyotyping」應立刻聯想到細胞遺傳學中的「核型分析」。作答時需點出其定義(將分裂中期的染色體依大小和形態排列)、操作重點,以及在作物改良上的實務應用(如鑑定倍數性、結構變異、外源染色體導入等)。

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「Karyotyping」(核型分析)指將某一生物細胞在有絲分裂中期(metaphase)的全部染色體,依照其長短大小、著絲點(centromere)位置及染色帶(banding)等形態特徵,進行配對、排列與編號的技術與圖譜展示過程。 在實務操作上,常利用秋水仙素(colchicine)使細胞分裂停滯於中期,再經過低滲透壓處理、固定與染色(如Giemsa染色或螢光原位雜交 FISH)以利顯微觀察。 作物育種與改良上的實務應用包含:

小題 (四)

Introgressive hybridization

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看到「Introgressive hybridization(漸滲雜交)」時,應聯想到遠緣雜交與回交育種的結合。答題時需點出「物種間雜交」與「連續回交」兩個核心步驟,並強調其在將野生種特定優良基因(如抗病基因)轉移至栽培種的實務意義。

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「Introgressive hybridization(漸滲雜交或滲入雜交)」指兩個不同物種或族群進行遠緣雜交後,其雜交後代再與其中一個親本(通常為栽培種)進行多次連續回交的過程。 特徵包含: (1) 基因轉移:能將供體親本(如野生種)的少數特定基因(如抗逆境、抗病基因)漸次轉移並整合至受體親本的基因體中。

小題 (五)

Synteny

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看到「Synteny(共線性)」,應立刻聯想到比較基因體學中「不同物種間染色體基因排列順序的一致性」。答題時除了精確寫出定義與特徵,務必結合育種實務,說明如何利用模式作物(如水稻)加速其他相近作物(如玉米、小麥)的基因定位。

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「Synteny(同序性/共線性)」指兩個或多個不同物種的染色體上,基因的連鎖關係與排列順序在演化過程中保持高度一致的現象。特徵包含:(1) 源自共同祖先,反映物種間的演化親緣關係與遺傳保守性;(2) 染色體大片段內的基因相對位置與順序未發生劇烈重組而得以保留。實務應用為比較基因體學與輔助育種,育種家可利用已完全解碼且基因體較小的模式作物(如水稻),透過同序性對應,預測並加速親緣相近但基因體龐大複雜的作物(如小麥、玉米)之目標基因定位、選殖及開發分子標記以進行輔助選拔(MAS)。

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