エンドウの遺伝子型をどこまで断定できるか
3年のKさんは、エンドウの種子の形（丸が顕性、しわが潜性）を調べている。丸の種子から育てた株Aを自家受粉させると、子の種子は丸224個、しわ76個だった。別の丸の種子から育てた株Bに、しわの種子から育てた株の花粉をつけると（検定交雑）、子は丸52個、しわ48個だった。さらに別の丸の種子から育てた株Cを自家受粉させると、子は8個しか得られず、すべて丸だった。Cの8個の種子は同じ株の同じさやから採れたものである。Kさんは「Aはヘテロ接合体、Bもヘテロ接合体、Cはホモ接合体」と結論し、レポートに書こうとしている。Kさんは、Aの子の丸としわの比がちょうど3：1にならないことを気にしている。クラスの別の班は、Cと同じ条件で12個の子を調べ、すべて丸だったと報告している。なお、丸・しわの遺伝子をR・rで表し、他家受粉や種子の数え間違いはなく、丸としわ以外の形質には注目しないものとする。
1. Aの子の丸としわの数の比は3：1から少しずれている。このずれは「Aがヘテロ接合体である」という考えを否定する材料になるか。期待される個体数を計算して判断せよ。
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期待値の計算
- Aがヘテロ接合体（Rr）なら、自家受粉の子は RR：Rr：rr = 1：2：1、表現型は丸：しわ = 3：1。
- 子の総数は 224 + 76 = 300個。期待値は 丸 300 × 3/4 = 225個、しわ 300 × 1/4 = 75個。
- 観測値は丸224個、しわ76個で、期待値との差はどちらも1個。
判断：否定する材料にならない。
- 遺伝子の受け渡しは1個体ごとに確率で決まるので、実際の数は期待値からずれる。300個程度の集団では、数個程度のずれはふつうに起こる。
- 逆に、観測値が期待値とぴったり一致するほうが珍しい。
- したがって「3：1に近い」ことと「丸：しわが多い／少ない」ことを分けて考え、ずれの大きさを個体数と比べて評価するのが正しい。Bの52：48も、期待値50：50に対して差が2個で、偶然の範囲である。
2. Bの結果からBの遺伝子型を判定せよ。また、検定交雑で「しわの株」の花粉を使うのはなぜか、理由を述べよ。
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Bの遺伝子型：Rr（ヘテロ接合体）
- 検定交雑の子が丸52個、しわ48個で、ほぼ1：1。
なぜしわの株を使うのか
- しわの種子の株は遺伝子型がrrで、つくる配偶子はrだけである。
- したがって子の表現型は、Bがつくる配偶子の種類がそのまま現れる。BがRとrを1：1でつくれば丸：しわ = 1：1、Rだけつくればすべて丸になる。
- もし相手がRRやRrだと、相手の配偶子にもRが混ざり、子の表現型の比からBの配偶子の比を読み取れない。相手の遺伝子型が表現型から決まる劣性ホモを選ぶことが、検定交雑の要点である。
補足
- BがRRだった場合、子はすべて丸になるはずで、52：48という結果は説明できない。よってBはRrと判断できる。
3. Cについて、すべて丸だったという結果だけで「ホモ接合体」と断定できない理由を述べよ。また、ヘテロ接合体である可能性を5 %以下にするには、子を何個以上調べればよいか計算せよ。
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断定できない理由
- Cがヘテロ（Rr）でも、子が丸になる確率は1個あたり3/4ある。8個すべてが丸になる確率は (3/4)⁸ ≈ 0.100 で、約10 %もある。
- つまり「たまたま8個とも丸だった」可能性を否定できない。8個という少なさが問題である。
必要な個体数の計算
- ヘテロである可能性を5 %以下にするには (3/4)ⁿ ≦ 0.05 となるnを求めればよい。
- (3/4)¹⁰ ≈ 0.056（5 %より大きい）
- (3/4)¹¹ ≈ 0.042（5 %より小さい）
- よって11個以上調べればよい。
ただし
- 同じさやの種子は同じ交配の結果なので、8個が同じさやから採れたものなら、独立な試行として数えるのは不適切。複数の花、複数の株で確かめる必要がある。
- 別の班の12個は、計算上は5 %を下回るが、やはり条件のそろった複数の株で確かめるのが望ましい。