エンドウの種子の形――少ないデータで遺伝子型を断定できるか
石川県の中学3年生の花子さんは、エンドウの種子の形に注目して遺伝の実験を行った。丸い種子をつくる系統Xと、しわのある種子をつくる系統Yを用意し、Xの花粉をYのめしべにつけたところ、得られた種子は20粒すべて丸であった。この20粒をまいて育て、それぞれの花で自家受粉させたところ、合計104粒の種子が得られ、そのうち78粒が丸、26粒がしわであった。花子さんは「20粒すべてが丸だったのだから、系統Xは純系（AA）にちがいない」と主張した。さらに、孫の代で得られた丸い種子のうち1粒を選んでまいて育て、自家受粉させたところ、子の代の種子は12粒すべて丸であった。花子さんは「この種子の遺伝子型はAAである」と結論した。同じ実験を別の個体でもう一度行うと、孫の代は丸82粒、しわ28粒であった。花子さんの班には、系統Xの遺伝子型をAaと予想した生徒もいた。自家受粉のたびに、花粉が他の花から入らないように袋をかけ、発芽しなかった種子はなかったものとする。丸い種子をつくる遺伝子をA、しわのある種子をつくる遺伝子をaとし、Aはaに対して顕性であるとする。種子の形以外の形質は考えないものとする。
1. 孫の代で丸：しわ＝78：26＝3：1になったことから、何がわかるか。自家受粉で3：1になる理由を、減数分裂でできる生殖細胞と受精のしくみから説明しなさい。
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わかること
20粒を育てた株（F1）の遺伝子型が Aa であったこと。
3：1になる理由
- F1（Aa）が減数分裂を行うと、Aをもつ生殖細胞とaをもつ生殖細胞が1：1の割合でできる。
- 自家受粉では、Aとaの生殖細胞がそれぞれ卵細胞にも花粉にもなるので、受精の組み合わせは AA：Aa：aa＝1：2：1 になる。
- 遺伝子型と表現型の対応は、AA→丸、Aa→丸（Aが顕性）、aa→しわ である。
- よって丸：しわ＝(1＋2)：1＝3：1 になる。
実際、78：26はちょうど3：1で、F1がAaであることとよく一致する。もう一方の実験の82：28（≒2.9：1）も、粒数が限られていれば3：1から少しずれることはあるが、同じ結論を支持する。
2. 「20粒すべてが丸だったから系統XはAAである」と断定してよいか。系統XがAaであった場合に20粒すべてが丸になる確率を求め、その値をもとに自分の判断を書きなさい。また、孫の代が3：1になったことは、系統XがAAであることの証拠になるか。
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断定できない。
系統XがAaであったとすると、Yはaaなので、交配 Aa×aa の子は Aa（丸）：aa（しわ）＝1：1 になる。20粒すべてが丸になる確率は
(1/2)²⁰ ＝ 1/1,048,576 ≒ 約100万分の1
非常に低いが、0ではない。したがって「AAである可能性がきわめて高い」と判断するのは妥当だが、20粒という限られたデータだけで断定することはできない。確かめるには、さらに多くの種子を調べる必要がある。
孫の代の3：1は証拠になるか
直接的にはならない。孫の代の3：1は「F1がAaである」ことを示すだけである。ただし、系統XがAaならY（aa）との交配でF1にしわが出るはずなのに、20粒すべて丸だったという事実は、間接的にAAを支持する。つまり「孫の代の結果」単独ではなく、「F1がすべて丸だった」という結果と組み合わせてはじめてAAの判断が成り立つ。
3. 孫の代の丸い種子を1粒選んで自家受粉させ、子の代が12粒すべて丸だったことから、「この種子はAAである」と結論してよいか。確率を計算して判断しなさい。また、選んだ種子の遺伝子型がAaである確率はいくらか。
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結論できない。
選んだ種子がAaであっても、自家受粉 Aa×Aa の子が丸になる確率は3/4である。12粒すべてが丸になる確率は
(3/4)¹² ≒ 0.032（約3%）
約3%は決して無視できる確率ではなく、Aaの種子を選んでしまっていても不思議ではない。よって12粒すべて丸という結果だけではAAと断定できない。
選んだ種子がAaである確率
孫の代の丸い種子の遺伝子型の比は AA：Aa＝1：2 である（aaは丸くないので除かれる）。したがって丸い種子を無作為に選ぶと
- Aaである確率：2/3 ≒ 67%
- AAである確率：1/3 ≒ 33%
むしろAaである確率の方が高い。AAと確定するには、より多くの子孫を調べ、しわの種子が1粒も出ないことを、十分大きな粒数で確かめる必要がある。