F1雑種（F1ハイブリッドとも呼ばれる）は、明確に異なる親から生まれた子孫の最初の子孫世代である。 [ 1 ] F1雑種は遺伝学や品種改良において用いられ、 F1交雑種という用語が用いられることもある。この用語は、F1ハイブリッドのように添え字を付けて表記されることもある。[ 2 ] [ 3 ]以降の世代は、 F2、F3などと 呼ばれる。
明確に異なる親から生まれた子孫は、親の特徴を組み合わせた、新しく均一な表現型を生み出します。魚類の育種では、これらの親は2つの近縁種の魚類であることが多いですが、植物や動物の育種では、2つの近交系であることが多いです。
グレゴール・メンデルは、遺伝のパターンと変異の遺伝的基盤に焦点を当てました。2つの純系、すなわちホモ接合の親を用いた交配実験において、メンデルは得られたF1世代がヘテロ接合で一貫性があることを発見しました。子孫は、それぞれの親から遺伝的に優性な表現型の組み合わせを示しました。メンデルのF1世代とF2世代に関する発見は、現代遺伝学の基礎を築きました。
F1ハイブリッドの生産
植物では
遺伝的に異なる2つの植物を交配すると、雑種種子が生産されます。これは自然に起こり、種間の雑種も含まれます（例えば、ペパーミントはウォーターミントとスペアミントの不妊F1雑種です）。農学では、 F1雑種という用語は通常、2つの親品種から派生した農業用栽培品種を指します。これらのF1雑種は通常、制御された受粉によって作られ、時には人工授粉によって作られます。トマトやトウモロコシなどの一年生植物では、F1雑種は毎シーズン生産する必要があります。
均一な表現型を持つF1雑種を大量生産するには、親植物が子孫に予測可能な遺伝的影響を及ぼす必要があります。複数世代にわたる近親交配と均一性選抜により、親系統はほぼホモ接合性となります。親系統間の分岐は、雑種強勢（「雑種強勢」または「組み合わせ能力」）という現象を通じて、子孫の成長と収量特性の向上を促進します。
望ましい形質を持つ2つの種苗集団を、集団のホモ接合性が一定レベル（通常は90%以上）を超えるまで近親交配させる。通常、これには10世代以上を要する。その後、自家受粉を避けながら、2つの系統を交配させる。通常、植物の場合、一方の集団から雄花を不活性化または除去したり、雄花と雌花の開花時期の差を利用したり、人工授粉を行ったりすることで交配が行われる。[ 4 ]
1960年、アメリカ合衆国で栽培されたトウモロコシの99%、テンサイの95% 、ホウレンソウの80% 、ヒマワリの80%、ブロッコリーの62% 、タマネギの60%はF1交配種でした。豆類やエンドウ豆は自動受粉媒介植物であり、人工授粉は非常に費用がかかるため、商業的に交配されていません。
F2雑種
F1の自家受粉または他家受粉によって得られるF2雑種は、F1のような均一性は欠けますが、望ましい形質を保持している可能性があり、人工授粉やその他の介入が不要なため、より安価に生産できます。一部の種子会社は、特に均一性がそれほど重要でない花壇用植物において、F2種子を低価格で提供しています。[ 5 ]
動物では
動物におけるF1交雑は、2つの近交系間、または2つの近縁種もしくは亜種間で行われます。シクリッドなどの魚類では、異なる遺伝子系統に由来すると推定される2つの異なる野生個体間の交雑にF1交雑という用語が用いられます。[ 6 ]
ラバは馬（雌）とロバ（雄）のF1雑種です。異性間の交配によりラバ（雌ロバ）が生まれます。しかし、このような子孫はほぼ確実に不妊です。
今日では、ベンガル猫やサバンナ猫など、家畜と野生の交雑種は、その交雑世代数によって分類されています。F1交雑種のサバンナ猫は、アフリカのサーバル猫と家畜猫の交配によって生まれたものです。[ 7 ]
『International Journal of Fauna and Biological Studies』で説明されているように、種の交雑には 4 つの理由があります。
- 人口規模が小さい
- 生息地の断片化と種の導入
- 人為的交雑
- 視覚、化学、音響の干渉
個体数の減少は、自然生息地の不足や破壊によって引き起こされる可能性があり、その結果、種が他の生息地へ逃亡し、交配相手が不足し、異なる種間の交配を引き起こす可能性があります。[ 8 ]生息地の断片化と種の導入は、人為的なものである場合もあれば、森林伐採、砂漠化、富栄養化、都市化、水・油抽出などの自然現象によって引き起こされる場合もあります。これらの変化は生態系の変化を引き起こし、動物の移動や新しい環境からの逃避につながります。[ 9 ] 3つ目は人為的交雑です。これは「人工的または人間主導の交雑」であり、研究者が「種間の生殖適合性」を研究するために支持されています。[ 10 ]最後に、視覚、化学、音響の干渉信号は、種が同性と異性を区別することで性的シグナルを発し、交雑につながる原因となります。[ 11 ]
利点
- 均質性と予測可能性：ホモ接合純系から生まれた植物または動物のF1子孫は、遺伝子の変異が限られているため、表現型が均一であり、機械操作が容易で、個体群のきめ細かな管理が容易です。交配の特性が分かれば、同じ交配を繰り返しても同じ結果が得られます。
- より高いパフォーマンス：ほとんどの対立遺伝子はタンパク質または酵素の異なるバージョンをコードしているため、この対立遺伝子の異なるバージョンを2つ持つことは、酵素の異なるバージョンを2つ持つことと同義です。これにより、最適なバージョンの酵素が存在する可能性が高まり、遺伝的欠陥の可能性が低下します。
種間交雑の利点は、1) 新たな種間品種の進化、2) 雑種強勢、3) 寿命と疾病に対する免疫力の向上です (Dubey, A. 2019)。Dubey はそれぞれについて次のように説明しています。1) 新たな種間品種は、2 つの異なる種の交配によって生まれます。2) 雑種強勢とは、種が親よりも頑丈で、より活発で、より強くなることを意味します。最後に、3) 雑種は寿命が延び、「疾病に対する免疫力が非常に高い」可能性があります (Dubey, A. 2019)。
デメリット
- 農業におけるF1交配種の主な利点は、同時に欠点でもあります。F1品種を親として用いると、その子孫（F2世代）は互いに大きく異なります。一部のF2世代は祖父母世代に見られるホモ接合遺伝子を多く含み、雑種強勢を欠きます。顧客が種子保存によって自ら種子を生産することを望まない商業種子生産者の観点からは、この遺伝子の多様性こそが望ましい特性です。
- 近親交配と交配種の祖先系統の交配はどちらも、時間と世代数を要するためコストがかかり、結果として価格が大幅に上昇します。すべての作物種がこの不利な点を相殺するほどの高い雑種強勢効果を示すわけではありません。
- F1交配種は、同じ環境条件下で育てられると、同時に成熟します。すべてが同時に実るため、機械で収穫しやすくなります。伝統的な栽培品種や在来種は、より長い期間にわたって収穫できるため、供給過剰や食糧不足を回避でき、園芸家にとってより有用な場合が多いです。
対照的に、これらの限界は遺伝的絶滅や交雑弱勢、あるいはその両方に起因する可能性があります。デュベイは、遺伝的絶滅は「雑種群」によって引き起こされる可能性があると説明し、雑種の程度の違いに注目しています。[ 12 ]交雑弱勢とは、「遺伝的に遠い集団間の交配」であり、雑種の適応度と孤立度を低下させ、繁殖力の低下につながります。[ 13 ]
参照
参考文献
- ^ Marschall S. Runge、Cam Patterson編 (2006). 『分子医学の原理』 Humana Press. p. 58. ISBN 978-1-58829-202-5。
- ^ピーター・アブラモフ、ロバート・G・トムソン (1994).生物学実験概要--VI . マクミラン. p. 497. ISBN 978-0-7167-2633-3。
- ^ウィリアム・アーネスト・キャッスルとグレゴール・メンデル (1922).遺伝学と優生学：生物学の学生のための教科書、そして動植物育種家のための参考書. ハーバード大学出版局. p. 101.親族
の添え字.
- ^人工授粉
- ^ローレンス・D・ヒルズ (1987). 「F2種と開放受粉品種」 .種子からの栽培 (トンプソン＆モーガンの種子育成ジャーナル) . 1 (2).
- ^ 「高品質のシクリッドの選び方と繁殖ガイド」 bigskycichlids.com。
- ^ 「F1サバンナキャットとは？」 www.f2savannahcat.com 2024年5月24日閲覧。
- ^デュベイ、A. 2019
- ^デュベイ、A. 2019
- ^グラベンシュタインとテイラー、2018
- ^グラベンシュタインとテイラー、2018
- ^デュベイ、A. 2019
- ^デュベイ、A. 2019
外部リンク
- リチャード・A・グラッツィーニ (1997). 「近交弱勢と雑種強勢」 .種子保存者のための遺伝学.
- Seeds: The Yearbook of Agriculture 1961 . 米国農務省.2018年11月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年9月5日閲覧。
