エンドウの種子の形から遺伝の规则性を考える
Iさんたちは、エンドウの種子の形に注目して遺伝の実験を行った。丸い種子をつくる純系と、しわのある種子をつくる純系をかけ合わせると、子(F1)はすべて丸い種子になった。次にF1どうしをかけ合わせて得た子(F2)は、丸い種子が5474個、しわのある種子が1850個であった。F1の体細胞の染色体数は14本であり、減数分裂でつくられる生殖細胞では7本であった。Jさんは「理論上は3:1になるはずなのに、5474:1850は約2.96:1でぴったり3:1にならない。だからこの結果は分離の法則に反している」と述べた。Kさんは「丸い種子の中には、しわの遺伝子をもつものも含まれている」と述べ、Lさんは「丸い種子の一部は純系である」と述べた。またIさんたちは、F1の花粉を、しわのある種子をつくる純系のめしべにつけて受粉させ、得られた種子の形を数える実験も行った。さらに、F2の種子をまいて育て、花が咲いたときに自家受粉させて次の代の種子の形を調べる計画も立てている。実験に使ったエンドウは花が閉じたままで受粉するため、他の個体の花粉の影響を受けにくい。エンドウの種子の形では、丸を顕性形質、しわを潜性形質とし、遺伝子をAとaで表す。
1. F1の遺伝子の組み合わせと、F2で丸:しわがおよそ3:1になる理由を、減数分裂と受精のしくみにふれて説明せよ。
Read the worked answer
純系の丸はAA、純系のしわはaaなので、F1はAとaを1つずつもつAaである。Aが1つあれば丸になるため、F1はすべて丸になる。 F1が生殖細胞をつくるときの減数分裂では、対になる遺伝子Aとaが分かれて別々の生殖細胞に入る。できる生殖細胞はAとaが1:1である。 F1どうしの受精では、Aの卵とAの精子、Aとa、aとA、aとaの組み合わせが同じ確率で起こり、F2の遺伝子の組み合わせは AA:Aa:aa = 1:2:1 になる。 丸になるのはAAとAa、しわになるのはaaだけなので、丸:しわ = 3:1 となる。5474:1850 はほぼこの比に一致しており、分離の法則が成り立っていることを示している。
2. Jさん、Kさん、Lさんの3人の考えを、それぞれ正しいか誤りかを判断し、根拠を述べて説明せよ。
Read the worked answer
Jさん:誤り。3:1は多数の個体を調べたときに成り立つ理論上の確率であって、個体数が有限であれば必ずぴったり一致するものではない。5474:1850 ≈ 2.96:1 は3:1に非常に近く、分離の法則に反していない。 Kさん:正しい。丸い種子のうち、理論上は1/3がAA、2/3がAaであり、Aaはしわの遺伝子aをもつ。したがって「丸い種子の中にaをもつものが含まれる」は正しい。 Lさん:正しい。丸い種子の一部(理論上は約1/3)はAAの純系である。ただし「丸い種子はすべて純系」ではないので、見た目だけではAAとAaは区別できない。 区別する方法としては、F2の丸い種子を自家受粉させ、次の代にしわの種子が現れるかどうかで判断できる(Aaなら3:1でしわが現れ、AAならすべて丸)。
3. Iさんたちが行った、F1の花粉をしわの純系のめしべにつける実験では、得られる種子の形はどのような比になると考えられるか。また、この実験から何が確かめられるか。
Read the worked answer
しわの純系のめしべがつくる卵の遺伝子はaのみである。一方、F1(Aa)の花粉は、減数分裂によりAとaを1:1でつくる。 受精の組み合わせは Aa(丸) と aa(しわ) が1:1になるので、得られる種子は 丸:しわ = 1:1 となる。 この実験から、F1がAとaを同じ割合でつくること、つまりF1がAaであり、減数分裂のときに相同染色体が分かれて対になる遺伝子が別々の生殖細胞に入るという分離の法則が確かめられる。 このように、調べたい個体を潜性形質の純系と交配させると、その個体がつくる生殖細胞の種類と割合を調べられる。ただし、比は確率なので、ある程度の個数を数える必要がある。