トマトの果実色：1対1と3対1の意味
群馬県の中学校で、3年生のミナさんはトマトの果実の色を調べた。赤い果実をつける系統と黄色い果実をつける系統を用意し、赤い果実の親Aと黄色い果実の親Bを交配したところ、子の代では赤48個、黄45個が得られた。次に、子の代の赤い果実の1個体Cを自家受粉させたところ、孫の代では赤138個、黄62個が得られた。赤と黄の形質を決める遺伝子は1組で、どちらが顕性かはまだ分かっていない。AとBは純系とは限らない。交配は人工授粉で行い、他の花の花粉が入らないように袋をかけた。ミナさんは「子の代がほぼ1対1だから、赤は潜性だ」と考えた。また「孫の代の138対62は3対1から外れているので、Cは純系だった」とも考えた。自家受粉では同じ個体の花粉と卵細胞が受精する。個体数の偶然のばらつきは考慮する必要がある。孫の代は全部で200個体を数えた。
1. 子の代と孫の代の結果から、赤と黄のどちらが顕性か判断せよ。また、親Aと親Bの遺伝子型を、記号Rとrを用いて説明せよ。ただし、どちらが顕性かは結果から決めること。
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まず赤を顕性と仮定する。黄はrr。親AがRr、親Bがrrなら、子はRr（赤）とrr（黄）が1:1になり、48:45に合う。子の赤CはRrで、自家受粉するとRr×Rr→赤:黄＝3:1となり、138:62に近い。 次に黄を顕性と仮定する。赤はrr。親Aがrr、親BがRrなら子は1:1になるが、子の赤Cはrrである。rr×rrではすべて赤になり、孫に黄は出ない。これは138:62に合わない。 したがって赤が顕性で、AはRr、Bはrr。CはRr。
2. 個体Cの遺伝子型を推定せよ。また、Cを自家受粉して200個体を得るとき、孫の代の赤と黄の期待個数を求めよ。
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Cは赤なので、赤を顕性R、黄を潜性rとするとR_。しかし親A（Rr）×親B（rr）の子で赤になるのはRrだけなので、CはRr。 自家受粉Rr×Rrでは、RR:Rr:rr＝1:2:1。赤はRRとRrで3/4、黄はrrで1/4。200個では赤200×3/4＝150個、黄200×1/4＝50個が期待される。実際は138と62で、期待からそれぞれ12個ずれているが、偶然のばらつきとして説明できる範囲である。
3. ミナさんの「子の代が1対1だから赤は潜性」「孫の代が3対1から外れているのでCは純系」という2つの考えを、それぞれ正しいか判断し、理由を説明せよ。
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1つ目は誤り。1対1は、顕性のヘテロ接合体と潜性のホモ接合体の交配でも起こる。実際には孫の代で3:1に近い分離が起きたので、赤が顕性でCがヘテロ接合体と判断できる。 2つ目も誤り。Cが純系のRRなら孫はすべて赤になる。138:62は3:1の期待値150:50に近く、CはRrで、差は個体数が有限なことによる偶然のばらつき。純系だった証拠にはならない。