今回は、「高校生物」の第4章“生殖と発生”に登場する連鎖・組換え価の計算・三点交雑・染色体地図の問題の解き方を紹介します。検定交雑の意味、組換え価の公式と計算方法、三点交雑による染色体地図の作り方を学びましょう。定番の問題をわかりやすく解説しています。なお、この問題のレベルに到達するには、メンデル遺伝の基礎が必要です。問題を解いてみて全くわからない場合は、まず参考書でメンデル遺伝の基礎を学ぶことをお勧めします。
追記：遺伝の基本レベルの解説記事もつくりました。下の記事は内部リンクをまとめたものになります。
今後、遺伝の法則の用語「優性・劣性」は「顕性・潜性」と言い換えられる予定になっているそうです。入試問題でも言い換えられる可能性が高いので、「顕性・潜性」の表現にも慣れておくとよいでしょう。
演習問題
まずは演習問題として、下のスライド１にある問題を解いてみましょう。標準解答時間は20分です。解けない場合は、すぐに解説を見て解き方を確認しましょう。
スライド１：連鎖・組換え価の計算・三点交雑・染色体地図の演習問題問４だけヒントを書き足しておきました。問題の解き具合はどうだったでしょうか。難易度としては、学校の定期テストとしてはやや難しいですが、入試問題であれば標準レベルです。この問題を解けた人も解けなかった人も、下に続く解答と解説を確認してみましょう。
解答
下のスライド２が、解答になります。
スライド２：問題の解答では、解説に移りましょう。
解説
問１：検定交雑の意味を覚えておこう
下線部について、このような交配を何というか、答えなさい。
この問題は、知識問題です。“検定交雑”という単語を答えさせるだけの、単純な問題でした。
なお、検定交雑については、その意味と意義を覚えておくことをおすすめします。確認すると、下のスライド３のようになります。
スライド３：検定交雑の意味と意義よくある誤解は、「検定交雑はF1を劣性ホモと交配すること」というものですが、これは違います。F1でなくとも、劣性ホモと交配することが検定交雑となります。
検定交雑の意味と意義（目的）は覚えておこう。記述問題で書くこともあります。
問２：組換え価の公式を覚えて使えるようになっておこう
それぞれの遺伝子の組み合わせについて、組換え価を求めなさい。
| 遺伝子の組み合わせ | 表現型の分離比 |
| A（a）とB（b） | [AB]：[Ab]：[aB]：[ab]＝3：1：1：3 |
| B（b）とD（d） | [BD]：[Bd]：[bD]：[bd]＝1：9：9：1 |
| A（a）とD（d） | [AD]：[Ad]：[aD]：[ad]＝3：17：17：3 |
この問題は、計算問題です。組換え価の公式を使って、それぞれの組換え価を計算するという問題でした。
まず、組換え価の公式を理解し覚えましょう。下のスライド４にあるまとめを確認してください。
スライド４：組換え価の公式と注意点上のスライド４にあるように、組換え価の公式は、個体や配偶子の“数”でも“割合”でも成り立ちます。今回の問題は、個体の分離比になるので、“割合”で公式を使うことになります。
表１において、組換えが起きた個体がどれなのかわからない人もいるでしょう。スライド４の※印に書いてあるように、分離比において数の小さい２つの個体が組換えを起こした個体です。なので、表１にそって確認すると、下の箇条書きにおいて赤文字にしているものが、組換えを起こした個体になります。
- [AB]：[Ab]：[aB]：[ab]＝3：1：1：3
- [BD]：[Bd]：[bD]：[bd]＝1：9：9：1
- [AD]：[Ad]：[aD]：[ad]＝3：17：17：3
このことがわかったら、あとは公式にあてはめるだけです。計算結果は、下のスライド５になります。
スライド５：組換え価の計算結果改めて計算式の分数の部分を確認すると、分母は割合の数全て、分子は組換えを起こした個体の割合の総数、というようになっています。
なお、スライド５の計算式のように公式を組みなおすと、下のスライド６のようになります。
スライド６：組換え価の公式を文字式にした場合スライド６の下の公式は、超難問の場合に使うことがあります。その使用例は、そのうち紹介したいと思います。上の公式は普通に使うので、そのまま覚えておくとよいでしょう。
組換え価の計算をできるようになるためには、組換えを起こした個体を判別できる力と、公式を使って計算できる力が必要である。
問３：染色体地図の作り方を練習しておこう
F1の体細胞において、3組の対立遺伝子は、染色体地図でどのように表すことができるか。次の①～④の図から適切なものを１つ選びなさい。
この問題は、作図の選択問題です。染色体地図の作り方を知っているかどうかで、解答できる可能性が大きく変わります。なので、ここで染色体地図の作り方を学びましょう。
3遺伝子の染色体地図をつくる方法は、至って簡単です。2遺伝子の組換え価を“距離”と捉えて、3つの遺伝子を配置すればよいだけです。ただし、組換えが起きているので、2本の染色体においてどちらに優性・劣性の遺伝子が配置されるのかを考慮する必要があります。
では、この問３において、どのように捉えればよいか、確認しましょう。
スライド７：問３の染色体地図の作り方まずは、2遺伝子間の優性・劣性遺伝子の連鎖の状態と組換え価を確認します。表１をもう一度確認すると、以下の箇条書きだったはずです。組換えが起こったものの数値は、先ほどと同じく赤色にしています。
- [AB]：[Ab]：[aB]：[ab]＝3：1：1：3
- [BD]：[Bd]：[bD]：[bd]＝1：9：9：1
- [AD]：[Ad]：[aD]：[ad]＝3：17：17：3
この分離比になった個体の親であるF1は、交配した個体が劣性のホモ接合体なので、上の箇条書きをそのまま配偶子の分離比と捉えることができます。なので、それぞれの2遺伝子において、黄色のハイライトのペアが、組換えが起こらなかった連鎖しているペアであると捉えることができます。慣れた場合は、単純に分離比が大きいほうが連鎖していると判断してもよいです。
2遺伝子での連鎖がわかったら、あとは組換え価を距離と捉えて、3遺伝子の染色体地図をつくります。これは単純にパズルを解くだけで結構です。
スライド７における①と②の手順を踏めば、染色体地図の完成です。ちなみにこの問３における染色体地図は3遺伝子が同一染色体上にあるケースであり、3遺伝子が連鎖と独立の関係にあるパターンは問４になります。
問３のような、３つの遺伝子間の組換え価を求める方法は、“三点交雑”と呼ばれます。三点交雑の方法は、3対の遺伝子のヘテロ接合体（AaBbDd）をつくって、この個体を劣性のホモ接合体（aabbdd）と交配する、というものです。その結果、得られた個体の表現型の分離比を組換え価の公式に当てはめれば、簡単に2遺伝子の組換え価を求めることができます。
同一染色体上に存在する３遺伝子の染色体地図をつくるためには、2遺伝子の連鎖の状態と組換え価を確認するとよい。
問４：連鎖なのか独立なのかを組換え価から見極めよう
設問の実験の結果が表１ではなく、下の表２のようになった場合、F1の体細胞３組の対立遺伝子は、染色体地図でどのように表すことができるか。解答例に従って図示しなさい。
この問題は、作図問題です。染色体地図をつくることは問３と変わりませんが、問４の場合は後述するように連鎖している遺伝子と独立している遺伝子があります。なので、問３とは少し違う考え方になるので、合わせて練習してみましょう。
染色体地図をつくるための手順は、改めて書くと次の通りです。
- 表現型の分離比をもとに組換え価を計算する。
- 組換え価をもとに染色体地図をつくる。
なので、まずはそれぞれの遺伝子の組み合わせにおける組換え価を計算してみましょう。計算結果は、下のスライド８のようになります。
スライド８：問４の組換え価の計算結果スライド８の右端に書いた通り、２遺伝子の組み合わせで独立関係のものと連鎖関係のものがあります。なお、２遺伝子が独立していることは、組換え価が50%ちょうどであることからわかります。また、B(b)とD(d)の連鎖については、表現型の分離比が[Bd]と[bD]で高いことから、F1の体細胞でBとd、bとDが連鎖していることがわかります。
このことから、次のスライド９のような手順で作図を進めることができます。
スライド９：問４の染色体地図の作り方あとは解答例に沿って、スライド９の③を〇で囲めば、解答例に合った解答となります。なお、作図で大事なのは連鎖と独立の関係の３遺伝子を作図できているかどうかであり、２本ある染色体の左右が入れ替わっても全く問題はありません。
染色体地図をつくるときは、必ず組換え価を求めておくこと。また、組換え価が50%のとき、その2遺伝子は独立の関係にあると覚えておくとよい。
総括
染色体地図の作成の問題では、組換え価の計算が必須です。なので、組換え価の公式をしっかり覚えておいて、さらにその使い方を知っている必要があります。また、遺伝子が連鎖しているのか、それとも独立しているのかを判断できる能力も必要だと言えるでしょう。今回の記事で基本的な考え方はわかったと思うので、今後の勉強に活かしてほしいと思います。
なお、今回は問４で染色体地図を描かせましたが、実際の入試問題でも描くことを求められる場合もあります。なので、作図のスキルを身につけることもやはり必要だと言えるでしょう。一歩一歩頑張っていきましょう。
遺伝の問題のまとめ記事
遺伝の問題について、管理人がつくった問題解説をまとめました。是非ご活用ください。
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以上でこの記事は終わりです。ご視聴ありがとうございました。
高校生物を勉強しなおしている社会人です。貴方の分かりやすい記事、いつも参考にさせていただいています。有難うございます。可能でしたら「組み換え」に関して2点質問させてください。
①組換価＝遺伝子距離、というのが理解できなかったのですが、ロジックをご教示いただけないでしょうか？
②こちらのページ問２の解説で下記記載がありました。「分離比が小さい個数が組み換えを起こした個体数となる」のは何となく定性で理解できるのですが、根拠をご教示いただけないでしょうか？
【引用】
表１において、組換えが起きた個体がどれなのかわからない人もいるでしょう。スライド４の※印に書いてあるように、分離比において数の小さい２つの個体が組換えを起こした個体です。
宜しくお願いいたします。
yuta 様
コメントおよびご質問ありがとうございます。
解答できる範囲でご質問にお答えさせていただきます。
【①のご質問】
実際のところは『組換え価＝遺伝子距離』ではありません。
今のバイオテクノロジーでは、遺伝子の塩基配列とゲノムの塩基配列を比較することで絶対的な場所を特定することができ、遺伝子間の距離も単位を長さあるいはbpで表すことができると思います。
しかし、三点交雑の技術が登場したのは1910年くらいで現在のようなバイオテクノロジーがありませんでした。
（まだ遺伝子の本体がDNAとわかっていなかった時期です。）
ただ、三点交雑を行うことで遺伝子の相対的な位置関係を見出すことはできました。
この相対的な位置関係の距離を示すものとして、当時は組換え価を使っていたようです。
【②のご質問】
私の勉強不足で、yuta様がご満足いただけるような回答を示すことができません。
ただ、『高校生物では組換価を0.5以下として扱う』は、おそらく確かに言うことができます。
より専門的な方にご質問なさるとよいかと思います。
ご質問いただいた内容に満足な回答をすることができず申し訳ありませんでした。
今後とも高校生物の学び舎をよろしくお願いいたします。
管理人シカマルより。