題組內容

請回答下列問題:
(三)若想育成不同臺南 11 號抽穗期的近同源系,請說明那個日本品種最 適當,原因為何?並敘述分子標誌選育的過程。(15 分)
詳解 (共 2 筆)
一、 最適當之日本品種選擇及其原因
最適當之日本品種為:良稔
- 選用原因:
- 關鍵基因導入之目標顯著性: 臺南11號與良稔在最關鍵的促進抽穗主效基因 EHD1 上存在顯著差異(臺南11號為 II 型,良稔為 I 型)。導入良稔的 EHD1-I 型能顯著縮短營養生長期,達成改變抽穗期之育種目標。
- 非目標基因體背景與基因型干擾之最小化: 對比其餘日本品種,良稔在 DTH8 位點為 I 型,與臺南11號(DTH8-I)完全相同。這意味著以良稔作為供體,可以減少一個變異基因(DTH8)的干擾,使導入 EHD1-I(及 HD1-VI)後的基因效應最為單純,利於精準控制近同源系的遺傳背景與抽穗期微調。
- 千代錦與日本晴之不適用性: 千代錦一期作抽穗期長達 87 天,無法提供極早熟之基因型;日本晴雖然在一期作表現早熟,但其 HD1 基因型為 I 型,相較於良稔的 VI 型,在基因型轉育時的分離組合較為複雜。
二、 分子標誌輔助選育近同源系(NILs)之具體過程
育種目標係以「臺南11號」為反覆親本(Recurrent parent, RP),「良稔」為供體親本(Donor parent, DP),利用分子標誌進行前景選拔(Foreground selection)與背景選拔(Background selection),將目標基因(EHD1-I)導入並最大化恢復臺南11號之基因體背景。
1. 雜交與 F₁ 培育
以臺南11號(受體)與良稔(供體)進行雜交獲得 F_1 代(基因型於 EHD1 位點為 I/II 雜合型)。
2. 前景選拔(Foreground Selection)與連續回交(Backcrossing, BC₁–BC₄)
- 回交操作:以 F_1 與反覆親本「臺南11號」進行第一次回交,獲得 BC_1F_1 世代;後續世代持續以臺南11號進行連續回交至 BC_4。
- 前景分子選拔:利用針對 EHD1 基因設計之基因內標記(In-gene marker)或緊密連鎖之分子標記,對每代回交後代進行 PCR 檢測。僅挑選含有良稔 EHD1-I 基因型之雜合個體(I/II)進行下一代回交,淘汰不含目標基因之個體。
3. 背景選拔(Background Selection)
在各回交世代(特別是 BC_2 至 BC_4),利用覆蓋水稻全基因體高密度之 SNP 晶片或 SSR 分子標誌,對通過前景選拔之個體進行全基因體背景掃描。優先挑選「臺南11號背景恢復率最高」(即非目標染色體區域與臺南11號相同率最高)的個體進行回交,以極速恢復反覆親本的遺傳背景(通常 BC_4 世代背景恢復率可達 98% 以上)。
4. 自交與純化(Selfing & Homozygous Selection)
將選出之高背景恢復率 BC_4F_1 個體進行自交獲得 BC_4F_2 族群。在 BC_4F_2 世代利用分子標誌進行篩選,挑選出 EHD1 位點已成功固定為良稔型純合體(I/I),且其餘全基因體背景與臺南11號高度一致的個體。
5. 表型鑑定與近同源系(NIL-EHD1-I)確立
將純合之 BC_4F_3 株系於一期作與二期作進行田間栽培,確認其遺傳背景與臺南11號極度相似(保有臺南11號優良農藝性狀與米質),但抽穗期顯著較臺南11號提前(具備良稔之早熟特性),即成功育成不同抽穗期之臺南11號近同源系。