独立の法則と 2 組の遺伝子の遺伝

2 組の対立遺伝子が独立に遺伝するとき、 $F_{1}$ がつくる配偶子の比（AB:Ab:aB:ab $= 1 : 1 : 1 : 1$ ）から、 $F_{2}$ の表現型の分離比（ $9 : 3 : 3 : 1$ ）や検定交雑の分離比（ $1 : 1 : 1 : 1$ ）を求められる

前提

分離の法則と独立の法則（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））

この技能までの道筋（10 技能）

算数中学高校大学大学院

読み込み中…

右端（太枠）がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る（前提が先）

細胞のつくり（中学理科生物分野の用語と知識）
生物の共通性と原核細胞・真核細胞（高校生物細胞と分子（知識））
細胞小器官のはたらき（高校生物細胞と分子（知識））
植物のからだのつくり（中学理科生物分野の用語と知識）
細胞分裂と生物のふえ方（中学理科生物分野の用語と知識）
細胞周期と体細胞分裂の各期（高校生物細胞と分子（知識））
減数分裂の過程（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））
動物の分類（中学理科生物分野の用語と知識）
遺伝の規則性と進化（中学理科生物分野の用語と知識）
分離の法則と独立の法則（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））

説明

エンドウの種子の形と色のように、2 つの形質に注目して交雑を行うと、子や孫にどんな表現型がどんな比で現れるかを予想できます。この技能では、2 組の対立遺伝子 A・a と B・b が独立に遺伝するとき、 $F_{1}$ （ $A a B b$ ）がつくる配偶子の比 $A B : A b : a B : ab = 1 : 1 : 1 : 1$ をもとに、 $F_{2}$ の表現型の分離比 $9 : 3 : 3 : 1$ や、検定交雑の分離比 $1 : 1 : 1 : 1$ を求められるようにします。

なぜそうしてよいのか

前提の技能で学んだように、2 組の対立遺伝子が別々の相同染色体にあると、減数分裂のときに各相同染色体の対は互いに無関係に分かれて配偶子に入ります（独立の法則）。 $A a B b$ の個体では、配偶子に A が入るか a が入るかはそれぞれ $\frac{1}{2}$ で、B が入るか b が入るかもそれぞれ $\frac{1}{2}$ です。そして、この 2 つは互いに影響しないので、たとえば A と B がそろった配偶子 $A B$ ができる割合は $\frac{1}{2} \times \frac{1}{2} = \frac{1}{4}$ になります。同じように $A b$ ・ $a B$ ・ $ab$ もそれぞれ $\frac{1}{4}$ なので、配偶子の比は $A B : A b : a B : ab = 1 : 1 : 1 : 1$ です。

$F_{1}$ どうしを交雑すると、卵の 4 種類と精細胞の 4 種類の組み合わせは $4 \times 4 = 16$ 通りあり、どれも同じ確率で起こります。表現型は、それぞれの形質について顕性遺伝子を 1 つでももつかどうかで決まるので、2 つの形質を別々に考えることができます（以下、表現型を $[]$ で表します）。1 組だけなら $A a \times A a$ から $[A] : [a] = 3 : 1$ 、つまり $[A]$ が $\frac{3}{4}$ 、 $[a]$ が $\frac{1}{4}$ です。B についても $[B]$ が $\frac{3}{4}$ 、 $[b]$ が $\frac{1}{4}$ です。2 つは独立なので、割合を掛け合わせて
$[A B] = \frac{3}{4} \times \frac{3}{4} = \frac{9}{16}, [A b] = \frac{3}{4} \times \frac{1}{4} = \frac{3}{16}, [a B] = \frac{1}{4} \times \frac{3}{4} = \frac{3}{16}, [ab] = \frac{1}{4} \times \frac{1}{4} = \frac{1}{16}$
となり、 $[A B] : [A b] : [a B] : [ab] = 9 : 3 : 3 : 1$ が得られます。

検定交雑では、 $A a B b$ を潜性ホモ接合の $aabb$ と交雑します。 $aabb$ の配偶子はすべて $ab$ なので、子の表現型には $F_{1}$ の配偶子の遺伝子がそのまま現れます。したがって子の表現型の比は配偶子の比と同じ $[A B] : [A b] : [a B] : [ab] = 1 : 1 : 1 : 1$ になります。

手順

両親の遺伝子型を書き、2 組の遺伝子が独立に遺伝することを確かめる（問題文に書かれている前提を使う）。
$F_{1}$ （ $A a B b$ ）がつくる配偶子を書き出す。各組から 1 つずつ選んで $A B : A b : a B : ab = 1 : 1 : 1 : 1$ 。
形質を 1 つずつ分けて考える。 $A a \times A a$ なら $[A] : [a] = 3 : 1$ 、 $A a \times aa$ なら $[A] : [a] = 1 : 1$ 。B についても同様。
2 つの形質の割合を掛け合わせる。 $F_{2}$ なら $[A B] : [A b] : [a B] : [ab] = 3 \times 3 : 3 \times 1 : 1 \times 3 : 1 \times 1 = 9 : 3 : 3 : 1$ 、検定交雑なら $1 \times 1 : 1 \times 1 : 1 \times 1 : 1 \times 1 = 1 : 1 : 1 : 1$ 。
求められたもの（ある表現型の割合・個体数など）を、全体に対する割合（ $F_{2}$ なら合計 16）から計算する。

例題

エンドウの種子の形について、丸形にする遺伝子 $A$ はしわ形にする遺伝子 $a$ に対して顕性であり、子葉の色について、黄色にする遺伝子 $B$ は緑色にする遺伝子 $b$ に対して顕性である。2 組の遺伝子は独立に遺伝するものとする。遺伝子型 $AA B B$ の個体と $aabb$ の個体を交雑して得た $F_{1}$ を自家受精させて $F_{2}$ を得た。 $F_{2}$ のうち、丸形で緑色の種子の割合を分数で求めよ。

例題の解答

手順 1：両親は $AA B B$ と $aabb$ で、2 組の遺伝子は独立に遺伝する。両親の配偶子はそれぞれ $A B$ と $ab$ なので、 $F_{1}$ は $A a B b$ 。

手順 2： $F_{1}$ の配偶子は $A B : A b : a B : ab = 1 : 1 : 1 : 1$ 。

手順 3：種子の形は $A a \times A a$ なので、丸形 $[A]$ ：しわ形 $[a]$ $= 3 : 1$ 、つまり丸形は $\frac{3}{4}$ 。子葉の色は $B b \times B b$ なので、黄色 $[B]$ ：緑色 $[b]$ $= 3 : 1$ 、つまり緑色は $\frac{1}{4}$ 。

手順 4：独立なので掛け合わせると、 $[A B] : [A b] : [a B] : [ab] = 9 : 3 : 3 : 1$ 。丸形で緑色は $[A b]$ である。

手順 5：合計 $9 + 3 + 3 + 1 = 16$ のうち $3$ なので、
$\frac{3}{4} \times \frac{1}{4} = \frac{3}{16}$

答え: $\frac{3}{16}$

よくある誤り

$F_{1}$ の配偶子を $A a$ や $B b$ のように同じ組の遺伝子 2 つで書いてしまう誤り。正しくは、配偶子には各組から 1 つずつ入るので $A B, A b, a B, ab$ の 4 種類で、比は $1 : 1 : 1 : 1$ 。
検定交雑の結果も $9 : 3 : 3 : 1$ になるとしてしまう誤り。正しくは、 $aabb$ の配偶子はすべて $ab$ なので、子の表現型の比は $F_{1}$ の配偶子の比と同じ $1 : 1 : 1 : 1$ 。
$9 : 3 : 3 : 1$ を遺伝子型の比としてしまう誤り。正しくは表現型の比であり、たとえば $[A B]$ の 9 には $AA B B, AA B b, A a B B, A a B b$ の 4 種類の遺伝子型が $1 : 2 : 2 : 4$ の割合で含まれる。
2 つの形質の割合を足してしまう誤り（丸形 $\frac{3}{4}$ と緑色 $\frac{1}{4}$ から $\frac{3}{4} + \frac{1}{4} = 1$ などとする）。正しくは、独立なので掛けて $\frac{3}{4} \times \frac{1}{4} = \frac{3}{16}$ 。

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

難易度 1（教科書の例題レベル）
ある植物では、花の色を赤色にする遺伝子 $A$ は白色にする遺伝子 $a$ に対して顕性であり、葉の形を丸葉にする遺伝子 $B$ は細葉にする遺伝子 $b$ に対して顕性である。2 組の遺伝子 $A, a$ と $B, b$ は異なる染色体上にあり、互いに独立に遺伝する。
遺伝子型が $A a B b$ の個体と、遺伝子型が $aabb$ の個体を交配したところ、子が 800 個体得られた。このうち、赤色の花で細葉の個体は何個体と考えられるか。ただし、どの遺伝子型の配偶子も受精し、子はすべて同じように育つものとする。

この技能の次に学べること

検定交雑と組換え価（高校生物遺伝と生殖・発生）