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高考申論題 114年 [農業技術] 作物育種學

第 五 題

📖 題組:
請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分) (一)數位育種(digital breeding) (二)核型分析(karyotype) (三)體胚發生(somatic embryogenesis) (四)雜交種水稻(hybrid rice) (五)表現度(expressivity)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (五)

表現度(expressivity)

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看到「表現度」應先聯想個體在表現型上的「程度差異」,並與「外顯率(有無表現)」作區別。答題時須精確給出定義,說明其受環境與遺傳背景影響,並結合育種實務(如抗病性強弱差異),點出多環境測試在選拔操作上的重要性。

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「表現度(expressivity)」指具有特定基因型的個體,在表現型上所展現出該遺傳性狀的「程度」或「強度」差異。 特徵包含: (1) 與探討性狀「有或無」的「外顯率(penetrance)」不同,表現度關注的是表現強弱的程度差異。

小題 (一)

數位育種(digital breeding)

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看到「數位育種」,應立刻聯想到「資訊技術」與「傳統育種」的結合。思考重點涵蓋基因體選拔(GS)、高通量表型分析(HTP)以及大數據與AI的應用,並點出其縮短育種週期與提高選拔精準度的優勢。

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「數位育種(digital breeding)」指整合基因體學、表型體學、環境數據與人工智慧(AI)等大數據分析技術,在電腦中進行育種價值預測與模擬選拔的現代育種策略。 特徵包含: (1) 基因體選拔(Genomic Selection, GS):利用全基因體分子標誌估算育種價(Breeding Value),於苗期即可預測表現,無須等待性狀表現。

小題 (二)

核型分析(karyotype)

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看到「核型分析」,應直覺聯想到細胞分裂中期染色體的數目與形態特徵觀察。作答時除了給出精確的生物學定義外,務必結合育種實務,舉出其在遠緣雜交、多倍體鑑定或染色體變異檢測上的應用實例。

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「核型分析(karyotype)」是指將一個物種或個體體細胞內所有的染色體,於細胞分裂中期(metaphase)依據其數目、相對大小、形態特徵(如著絲粒位置、臂比、隨體與次核縊痕有無等)進行系統性配對與排列的細胞學分析方法。 特徵與實務應用包含: (1) 染色體變異鑑定:用於精確檢測倍性變化(如單倍體、同源/異源多倍體)、非整倍體(如單體、缺體),以及偵測染色體結構變異(缺失、重複、倒位、易位)。

小題 (三)

體胚發生(somatic embryogenesis)

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看到「體胚發生」,應立即聯想細胞全能性(totipotency)與組織培養技術。作答時需精確定義其為「非生殖細胞未經受精發育成胚」,並依序條列其發育階段,最後必須連結其在現代育種上的具體應用(如人工種子、基因轉殖標的與無性繁殖快繁)。

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「體胚發生(somatic embryogenesis)」指植物的體細胞(非生殖細胞)在體外(in vitro)培養與特定植物生長調節劑(如2,4-D)誘導下,不經過雌雄配子結合(受精作用),直接經歷類似合子胚(zygotic embryo)的發育過程,最終形成具有芽與根雙極性結構的胚狀體(embryoid)之現象。此過程為植物細胞全能性(totipotency)的具體展現。 發育流程主要包含:(1) 誘導期(細胞去分化形成胚性細胞團);(2) 發育期(依序經歷球形期、心形期、魚雷期及子葉期);(3) 成熟與萌發期(發育成完整植株)。 實務育種應用為:

小題 (四)

雜交種水稻(hybrid rice)

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看到「雜交種水稻」,應直擊其核心學理『雜種優勢』。接著條列其實務上突破自花授粉限制的關鍵製種技術(三系法、兩系法),最後補充農家無法留種的限制與具體品種實例以展現實務廣度。

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「雜交種水稻(hybrid rice)」指利用水稻的雜種優勢(heterosis),由兩個遺傳組成不同且具優良配合力的純系親本進行交配,所生產之第一代(F1)種子育成之水稻品種。 其特徵與實務操作包含: (1) 學理表現:F1 植株在產量、生長勢、抗逆境能力等方面顯著優於雙親,基因型為高度雜合(heterozygous),但表現型具高度齊一性。

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