トウモロコシの葉色の遺伝
学校の圃場で、トウモロコシの葉の色について遺伝の実験を行った。葉が緑色の純系と黄色の純系を交配すると、子の代（F1）はすべて緑色だった。F1どうしを交配して得た孫の代（F2）は、緑色が312個体、黄色が98個体だった。別の実験で、F1に黄色の純系を交配すると、緑色48個体、黄色52個体が得られた。緑色と黄色の形質は1対の対立遺伝子で決まり、優劣があるものとする。黄色の個体は生育でき、生殖可能である。生徒は「F1で黄色が消えたのに、F2で再び現れたのはなぜか」と疑問に思った。また、F2の緑色個体の遺伝子型には2種類ある可能性があると考えた。個体数の比は理論値からのずれを含むので、近い整数比として扱う。交配は人為的に行い、他の花粉の影響はないものとする。生徒は、F2の個体数を合計し、緑色と黄色の比を計算した。312+98=410で、比は約3.18:1であった。また、F1と黄色の純系の交配では、緑色と黄色がほぼ1:1になった。遺伝子記号はGとgを用いる。
1. 緑色と黄色の優劣、純系の親の遺伝子型、F1の遺伝子型を、Gとgを使って説明せよ。
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純系の緑色と黄色を交配してF1がすべて緑色になったので、緑色が顕性、黄色が潜性。緑色の純系をGG、黄色の純系をggとすると、F1はGを1つ、gを1つ受け取るのでGgになり、表現型は緑色になる。F1で黄色が消えたのは、潜性のgがGの働きによって表現されなかったためで、遺伝子そのものが消えたわけではない。
2. F1どうしの交配でF2が緑色:黄色≈3:1になることを、配偶子と遺伝子型の組み合わせから説明せよ。また、F2の緑色312個のうち、Ggは理論上何個と期待されるか。
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F1のGgは、減数分裂でGとgの配偶子を1:1でつくる。両親の配偶子を組み合わせると、GG:Gg:gg = 1:2:1。GGとGgは緑色、ggは黄色なので、表現型は緑色:黄色 = 3:1になる。実際の312:98は約3.18:1で、誤差を考えれば3:1に近い。緑色個体のうちGgの割合は理論上2/3なので、312×2/3 = 208個と期待される。
3. F1に黄色の純系を交配すると緑色48、黄色52になった。この結果からF1の遺伝子型を判断し、1:1になると期待できる理由を説明せよ。
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黄色の純系はggなので、F1がGgなら、F1の配偶子G、gと黄色親の配偶子gの組み合わせはGg（緑色）とgg（黄色）が1:1になる。実際に48:52でほぼ1:1なので、F1はGgと判断できる。もしF1がGGならすべて緑色になるはずであり、この結果は一致しない。この交配は、F1がヘテロ接合体であることを確かめる検定交雑として使える。