エンドウの種子の形と遺伝子型の判断
中学校の生物部が、エンドウの種子の形（丸としわ）について調べた。丸の純系としわの純系を交配すると、子の代はすべて丸であった。子の代どうしを交配して得た孫の代400個のうち、丸が305個、しわが95個であった。別の生徒は、孫の代の丸い種子を1つ選んで自家受粉させ、得られた78個の種子を調べたところ、すべて丸であった。この生徒は「この丸い種子の親は純系である」と結論した。しかし、班員からは「78個だけでは断定できない」という意見が出た。丸としわの形質は1対の遺伝子で決まり、丸が顕性、しわが潜性であるとする。交配では、他家受粉を防ぐために開花前に袋をかけ、自家受粉させるときは同じ花の花粉をめしべにつけた。孫の代の種子は、同じ条件下で育てた。丸の純系の親は遺伝子型RR、しわの純系はrr、子の代はRrと考えられる。孫の代の丸い種子にはRRとRrが混在する。生徒は、丸い種子を選ぶときに、しわの種子が混ざらないように注意した。また、発芽率は約95%で、全粒が発芽したわけではない。この調査では、孫の代の種子の形だけを調べ、他の形質は記録していない。班員は、純系かどうかを確かめるには、しわの純系と交配する方法を提案した。
1. 孫の代の305:95という結果は、1対の遺伝子による丸:しわ=3:1の予想と矛盾するか。400個という数を踏まえて論じよ。
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3:1なら400個では丸300個、しわ100個が期待される。観測は丸305個、しわ95個で、期待値との差はそれぞれ+5個、-5個である。400個のうちの5個程度のずれは、受精や発芽の偶然変動で十分起こりうる。 もし1:1なら200:200となり、観測とは大きく異なる。したがって、305:95は3:1の予想と矛盾せず、1対の遺伝子で決まるという考えを支持する。
2. 78個すべてが丸という結果から「純系である」と断定できるか。遺伝子型の確率を計算して説明せよ。
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断定できない。孫の代の丸い種子の遺伝子型はRR:Rr=1:2の割合で存在する。Rrを自家受粉して78個すべてが丸になる確率は(3/4)^78で、約1.8×10^-10と非常に小さい。RRならすべて丸になる。 したがってRRである可能性は非常に高いが、確率が0ではないため、78個だけでは論理的に断定できない。しわの純系rrと交配し、子にしわが出なければRRと確認できる。
3. 孫の代の丸い種子から純系を確実に選ぶ方法を、交配の手順を含めて述べよ。
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検定交配を行う。調べたい丸い種子を育て、しわの純系rrの花粉と交配する。得られた子の表現型を調べる。 子がすべて丸なら、親はRRの純系と判断できる。子に丸としわが1:1で現れるなら、親はRrで純系ではない。自家受粉を続けて多数の子を調べる方法でもよいが、検定交配の方が少ない子の数で判断しやすい。