一、落花生為地上開花地下結果之豆科植物,亦為臺灣雲嘉南地區之主要雜 糧作物,產量之提升為其重要之育種目標之一,若欲進行雜交育種,在 選定好父母本並交配獲得 F1,再自交獲得 F2 世代種子後,請說明可能 採用之育種方法有那些?如何操作?並說明採用之各育種方法之優缺 點。(25 分)
詳解 (共 2 筆)
落花生(Arachis hypogaea L.)為高度自花授粉之豆科作物,且具備地上開花、地下結果之特殊生理特性。在選定親本進行雜交並獲得 F2 分離族群後,若以提升產量為核心育種目標,主要可採用系譜法、混合法與單粒傳法等三種育種策略進行後續選育。
採用系譜法時,操作上會在 F2 世代將種子稀播,針對單株產量、莢果充實度與植株型態進行嚴格的優良單株選拔並分別採收編號。從 F3 至 F5 世代,則採取單株播種形成株系的方式,持續在株系間與株系內進行個體選拔,同時詳細記錄每代之血緣系譜。待至 F6 世代個體基因型趨於純合後,停止單株選拔,改為採收株系並進一步開展高級品系比較試驗與區域試驗。系譜法的優點在於早期世代即可淘汰不良個體,且完整的紀錄有助於追蹤產量相關基因之遺傳規律;然而其缺點為需要耗費極大的人力、土地與記錄成本,且落花生的產量屬於微效多基因控制之數量性狀,早期單株選拔極易受到田間環境噪音干擾而影響選拔準確度。
採用混合法時,在 F2 至 F4 世代完全不進行任何表型選拔,而是將每株個體採收之種子等量混合後集體播種,連續進行數代的自然選擇與基因純化。直到 F5 或 F6 世代群體純合度達九成以上時,才在大田環境中挑選優良單株,並於下一世代進行株系評估與產量試驗。混合法的優點為早期操作極為簡便且省工省地,成本低廉,並能透過自然選擇淘汰不適應環境的劣質個體;其缺點則是育種週期較長,無法配合人工氣候室進行加代,且田間競逐能力強的個體並不一定等於高產個體,具備隱性優良產量基因的株系在早期混合過程中容易遭遇淘汰。
採用單粒傳法(SSD)時,自 F2 世代起,每株個體不論表型優劣均僅採收一粒種子混合播種至下一代,過程完全不實施表型選拔。此方法可高度配合溫室或人工氣候室進行密植加代,一年可繁殖二至三代,待至 F5 世代個體基因高度純合後,再將各單純系單株分別採收並擴繁,於田間進行產量與農藝性狀的綜合評估。單粒傳法的優點為能極大地縮短育成年限,且能完整保留 F2 世代的遺傳多樣性,避免早期人為盲目選拔帶來的偏差;缺點則是早期完全無淘汰機制,必須維持龐大的株系數量至育種後期,後期的試驗評估負擔較重。
綜合而言,由於落花生屬於地下結果作物,早期單株產量易受土壤均一性與環境條件干擾,實務上若具備控溫溫室設備,極為推薦採用單粒傳法進行快速加代,待個體遺傳背景純化後再實施產量評估,最能平衡育種效率與精準度。