為什麼雜交一代品種不能留種

忘了什麼時候聽農民說的,在店裡買的作物不能留種,會「走種」(台語),也就是自己留的種再種的時候,不會跟買來的一樣。當時覺得很好奇,到底為什麼會有這種狀況呢?查了一些資料後,才把原因搞清楚。

先定義兩個名詞,根據台大郭華仁老師的用詞

  • 固定品種
    或稱開放授粉品種、固定種。不論是自交作物或異交作物,在適當地種植管理下,所長出來的下一代種子,將來播種長出來以後,各種特性會上一代一樣,稱為「固定品種」。
  • 交配品種
    或稱雜交一代品種、交配種。不論是自交作物或異交作物,都可以做出「交配種」。交配種在採種時,需要先種植父本與母本兩個自交系。然後將父本的雄花花粉接到母本雌花柱頭上,完成雜交,所結的種子稱為雜交一代種子,或稱為交配種種子。交配品種種子是商業種子,需要每年購買;若自留種,下一代會長得參差不齊,與原來的表現完全不同。

圖片來源:http://www.bestseedbank.com/breeding-cannabis-f1-and-f2-explained/一般祖傳品種都是固定品種,農民每一代一直留下來的種子,種出來的跟之前的差不多。交配品種又稱雜交一代品種、交配種,我們習慣簡稱為F1品種。跟農民講的話,可以說「公司子」(台語),雖然這個詞字面上只是指商業販售的種子,並不見得一定是雜交一代品種。

而要解釋它的原理,需要使用國中教的孟德爾遺傳學。在寫這篇文章的時候很巧地抓到一張圖,介紹得很清楚,說不定看了這張圖就不用看文字說明了呢(可按圖放大)。

依照孟德爾的遺傳學,生物的一種基因會有兩個(一對),而且會有顯性、隱性之分。而所謂的固定品種,就是具有同型合子的品種。如圖中左上格,高的植物具有一對相同的基因「TT」,不管再怎麼自交,後代也都是具有「TT」基因,表現出來都是高的植物。矮的亦然,基因型「tt」自交得到的還是「tt」。

如圖中右上格,如果拿基因型「TT」的植物和「tt」的植物去雜交,得到的後代基因型都會是「Tt」,表現出來就都是高的植物,因為「T」是顯性基因,會壓制住隱性基因「t」的表現。這就是雜交一代品種。

如圖中左下格,但如果拿雜交一代去留種,就相當於拿基因型「Tt」的作物去自交,依照孟德爾的理論,會得到「TT」「Tt」「tt」三種基因型(如圖右下格),表現出來也會有高矮兩種不同的外觀。這就是農民所說的「走種」。我們現在只看一個基因一個特徵,所以只有1/4的後代會變得不一樣。但大家可以想像如果把更多的基因及特徵都納入考量,雜交一代再留種的後代會變得多麼地具有「多樣性」。

依照上述的解釋,我們可以看到雜交一代品種具有一些特性:

1. 如果親代是固定品種,雜交一代的表現會很穩定一致。1

2. 雜交一代的表現會比親代要好,因為它繼承了父系和母系的優點,想像基因型「AAbb」和「aaBB」兩種親代來雜交,後代會把親代雙方的顯性基因都表現出來。這稱為「雜交優勢」(heterosis, hybrid vigor)。
當然雜交的不一定比較好,有些情況下反而是會有雜交衰退(outbreeding depression)的現象。2

3. 以雜交一代的品種再去自交產生下一代時,得到的雜交二代(F2)就會變得很不一樣。這對種子公司來說是優點,因為農夫必須每次都重新買種子,但對想要自己留種的農夫來說就是問題了。1

4. 在相同的情況下種植,雜交一代的作物會同時成熟,但固定品種成熟的時間會有前後。前者適合現代化的工業化生產,後者可以避免作物同時成熟造成的生產過剩以及之後的短缺。1

雜交一代品種要怎麼變成固定品種呢?可能需要不斷地自交、或是與親代回交,再一直篩選出想要的特性,經過幾代之後就會變得穩定了。依照KKF(泰國米之神)的說法,要8代才會穩定。3另外印象中也有資料說要12代才會穩定。