アサガオの花の色--比と環境効果をどう扱うか
鹿児島県内の高校で、アサガオの花の色を調べる実験をした。花の色には紫と白の2種類があり、紫花の純系と白花の純系を交配すると、F1の120個体はすべて紫花だった。F1どうしを交配して得たF2の種子180粒をまいたところ、168粒が発芽し、紫花が124個体、白花が44個体だった。生徒の1人は、124:44を3:1とみなして「紫が顕性、白が潜性で、花の色は1対の遺伝子で決まる」と結論した。さらに、F2の紫花の1個体を白花と交配したところ、子は紫花47個体、白花45個体だった。交配のときは、他家受粉を防ぐために開花前に袋をかけ、人工受粉を行った。別の年には、同じF1を気温の低い場所で育てたところ、紫花の一部が淡い紫色になり、白花と見間違える個体が数個体出た。気温の低い場所とは、標高の高い畑で、日中の気温が5℃ほど低い場所である。発芽しなかった12粒の種子については、花の色はわかっていない。土の条件と水やりは、どの年も同じにした。
1. F1がすべて紫花になったことと、F2が124:44になったことから、花の色に関係する遺伝子の数と顕性・潜性の関係を、記号を使って説明せよ。また、124:44をそのまま3:1とみなしてよいか、発芽しなかった種子に触れて考察せよ。
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花の色を決める遺伝子をA（紫）とa（白）とすると、純系はAAとaaである。AA×aaの子はすべてAaになり、Aが顕性なので紫になる。これはF1がすべて紫花だったことと一致する。F1どうしの交配Aa×Aaでは、AA:Aa:aa=1:2:1、表現型は紫:白=3:1になる。実際は124:44=2.82:1で、168個体から期待される126:42とほぼ一致する。発芽しなかった12粒は花の色がわからないので、比の計算から除くのが妥当である。もし12粒がすべて白だったと仮定すると124:56となって3:1から外れるが、それは証拠のない仮定にすぎない。個体数が168と多くないため、3:1からの小さなずれは偶然のばらつきとして説明でき、1対の遺伝子で決まると判断してよい。
2. F2の紫花と白花の交配で紫47:白45になったことから、そのF2の紫花の遺伝子型を判定せよ。また、もし子がすべて紫花だった場合はどう判断できるか、個体数の影響にも触れて説明せよ。
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F2の紫花の遺伝子型はAAかAaのどちらかである。白花はaaなので、Aa×aaなら子はAa:aa=1:1で紫:白=1:1、AA×aaなら子はすべてAaで紫になる。結果は紫47:白45でほぼ1:1なので、このF2の紫花はAa（ヘテロ接合体）と判定できる。もし子がすべて紫花だったなら、その紫花はAAと判断できる。ただし、個体数が少ないと偶然で1:1からずれるので、ある程度の数の子を得て判断する必要がある。47:45という数字は1:1の期待値46:46に非常に近く、判断の根拠として十分である。
3. 気温の低い場所で淡い紫色になった個体について、「遺伝子型が変化した」という考えは正しいか。正しくない場合、どのような説明ができるか。また、花の色から遺伝子型を判断するときに必要な条件を述べよ。
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正しくない。気温によって変わるのは形質の発現（表現型）であり、遺伝子型そのものは変化しない。淡い紫色になった個体も、遺伝子型はAAまたはAaのままである。同じ遺伝子型でも、気温などの環境条件によって色素の量が変わり、色の濃さが変わることがある。したがって、花の色から遺伝子型を判断するには、同じ気温・同じ土・同じ水やりで育て、色の判定基準をあらかじめ決めておく必要がある。淡い紫を白と数えてしまうと、比が3:1からずれて誤った結論になる。環境条件が異なる年の個体数を合わせて1つの比として扱うのも適切でない。