エンドウの花の色 - 子の表現型から遺伝子型を推定する
エンドウの花の色には紫と白があり、紫が顕性（これまでの「優性」）、白が潜性である。花の色は1対の遺伝子A・aで決まり、Aが顕性、aが潜性で、減数分裂のときにAとaは分かれて1個ずつ生殖細胞に入るものとする。次の3つの実験を行った。実験1：純系の紫の花をつける個体と、純系の白の花をつける個体を交配すると、子はすべて紫であった。実験2：実験1の子どうしを交配すると、孫は紫289個体、白97個体になった。実験3：実験2で得られた孫のうち、紫の花をつける1個体を選び、白の花をつける個体と交配したところ、子20個体はすべて紫であった。エンドウは放っておくと自家受粉するため、交配の前には雄しべを取り除き、他の個体の花粉を人工的につける操作が必要である。実験のあと、生徒は「実験3で子が全部紫だったのだから、選んだ個体はAAだと断定できる」と主張したが、別の生徒は「20個体だけでは断定できない」と考えた。
1. 実験1で子がすべて紫になった理由を、遺伝子の記号を使って説明せよ。
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純系の紫の個体の遺伝子型はAA、純系の白の個体はaaである。純系どうしなので、つくられる生殖細胞はそれぞれAのみ、aのみである。 交配すると子の遺伝子型はすべてAaになる。Aは顕性、aは潜性なので、aを持っていても花の色は紫になる。 そのため、子はすべて紫になる。このように、顕性の形質だけが現れるのは、潜性の遺伝子が隠れているからである。
2. 実験2の結果から、孫の紫の個体のうちAAとAaの割合を求めよ。また、289：97という結果が何を意味するかも説明せよ。
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実験1の子はすべてAaなので、生殖細胞はAとaが1：1でできる。 交配の組み合わせは AA：Aa：aA：aa = 1：2：1 となり、AaとaAは同じ遺伝子型なので、AA：Aa：aa = 1：2：1。 表現型では、AAとAaが紫、aaが白なので、紫：白 = 3：1 になる。実際に289：97 ≒ 3：1 となっており、この予想とよく一致している。 紫の個体だけを見ると、AAが1、Aaが2なので、AA：Aa = 1：2。つまり紫のうち約1/3がAA、約2/3がAaである。
3. 実験3の結果から、選んだ紫の個体の遺伝子型をどう判断すればよいか。「断定できるか」という点を含めて、確率の考え方を用いて説明せよ。
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選んだ紫の個体がAAなら、白（aa）との交配でできる子はすべてAaになり、すべて紫になる。 一方、Aaなら生殖細胞はAとaが1：1なので、相手のaと組み合わさると子の1/2がaaとなり白になる。 Aaであったときに20個体すべてが紫になる確率は (1/2)²⁰ ≒ 100万分の1 で、非常に小さい。したがって、選んだ個体はAAである可能性が極めて高い。 ただし確率が0ではないので、この結果だけで断定することはできない。より確実に判断するには、さらに多くの子を得る、別の白の個体とも交配する、自家受粉させて子を調べるなどの追加の確認が必要である。子の数が少ないと判断を誤る危険があることも押さえておきたい。