「高校生物」遺伝の問題｜一遺伝子雑種の検定交雑・自家受精・自由交配

今回は、「高校生物」の教科書にはない遺伝の問題の解き方のうち、初歩の一遺伝子雑種の検定交雑・自家受精・自由交配の基本問題の解き方を紹介します。

なお、この記事は、中学生時代に学んだメンデル遺伝の基本を忘れてしまって遺伝の問題が全くわからない方を対象としたものです。

未完成ですが、遺伝の問題のまとめを貼っておきますので、よければ参考にしてください。

「高校生物」遺伝の法則の問題の解き方｜まとめ編（記事一覧）塾講師経験のある管理人が、受験生に向けて、どんな高校生物の遺伝の問題を解いておくべきかをここで紹介します。本記事で紹介してい...

では、初歩でありながらやや発展の一遺伝子雑種の検定交雑・自家受精・自由交配の問題演習を始めましょう。

従来使われてきた遺伝の法則の用語「優性・劣性」は、「顕性・潜性」に変わります。

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。標準解答時間は二遺伝子雑種がわからない方で20分、理系の方の理想的な時間で15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１：一遺伝子雑種の検定交雑・自家受精・自由交配の演習問題

解き具合はいかがだったでしょうか。解答を見て、答え合わせをしてみましょう。もし、間違いがあった場合は、その下にある解説を見て学びなおしてみましょう。

解答

解答は、下のスライド２のようになります。

スライド２：一遺伝子雑種の発展問題の解答

解説

問題１(1)．検定交雑の単語を答えるだけ！

この問題は知識問題です。検定交雑という生物単語を答えるだけでした。

問題文にあるように、“検定交雑”とは、遺伝子型を明らかにするために潜性ホモ個体を交配することです。

問題１(2)．検定交雑の結果から遺伝子型を明らかにする！

この問題は遺伝の問題です。検定交雑の結果から植物Xの遺伝子型を推測する問題でした。

一遺伝子雑種の検定交雑であれば、下のスライド３のような方形を用意すると比較的簡単に解くことができます。

スライド３：一遺伝子雑種の検定交雑の考え方

スライド３の考え方は、

検定交雑なので、親個体の相手の配偶子の遺伝子型はaのみ。
それに合わせて、親個体の遺伝子型を“？？”とし、スライド３の左上の方形をつくる。
交雑の結果を書く。
交雑の結果から“？？”を求める。

というようなものになります。

一遺伝子雑種の検定交雑は反射で解けるくらい素早く解けることが望ましいです。一遺伝子雑種の検定交雑を早く解く秘訣は、一遺伝子雑種の全ての交配のパターンを覚えることです。交配パターンを覚えておけば、親世代の交配とF₁の関係を素早く導くことができます。

交配のパターンは、こちらの記事の問５に用意していますので、必要な方は繰り返し演習するとよいと思います。

「高校生物」遺伝の問題の解き方｜一遺伝子雑種の交配の基本問題今回は、「高校生物」の教科書にはない遺伝の問題の解き方のうち、一番初歩の一遺伝子雑種の交配の基本問題の解き方を紹介します。中学生...

問題１(3)．F₂からF₁を、F₁から親個体を推測する！

この問題は遺伝の問題です。F₂からF₁を推測し、さらにF₁から親個体を推測する問題でした。

まず、F₂の表現型の分離比に注目します。[A]：[a]＝3：1となっていますが、この結果になる交配はAa×Aaのみです。よって、F₁はAaと決定することができます。

次に、F₁から親個体を推測します。植物Xの遺伝子型は？？、検定交雑なので交配相手はaa、F₁はAaということから、植物Xの遺伝子型はAAと決定づけることができます。これが解答になります。

問題２(1)．普通にF₂の分離比を求めよう！

この問題は遺伝の問題です。問題文にある流れに沿って、普通にF₂の遺伝子型の分離比を求めるだけでした。

この問題を解く流れとしては、

AAとaaの交配結果、F₁の遺伝子型はAa。
F₁どうしの交配なので、交配は“Aa×Aa”となる。
交配の結果、F₂の遺伝子型の分離比は、AA：Aa：aa＝1：2：1

というものになります。基本的な交配パターンの問題でした。

問題２(2)．自家受精の解き方を理解しよう！

この問題は遺伝の問題です。新しく“自家受精”という要素が加わった問題でした。

この問題での自家受精とは、同じ遺伝子型の個体どうしを交配することになります。つまり、

AAの個体をAAと交配することは、自家受精。
Aaの個体をAaと交配することは、自家受精。
aaの個体をaaと交配することは、自家受精。
AAとAaの交配、Aaとaaの交配、AAとaaの交配は自家受精ではない。

自家受精の意味がわかったところで、自家受精の問題の解き方を理解しましょう。この問題の流れは、下のスライド４のようになります。

スライド４：自家受精によるF3の導き方

スライド４をもう少しわかりやすく紐解くと、

AAの自家受精 ⇒ ４AAが生じる（スライド左下の方形パターン）
２Aaの自家受精 ⇒ ２×（AA＋Aa＋aa）が生じる（スライド真ん中下の方形パターン）
aaの自家受精 ⇒ ４aaが生じる（スライド右下の方形パターン）

となり、遺伝子型の分離比はAA：Aa：aa＝6：4：6＝3：2：3と約分して解答となります。２Aaの場合は２を掛けてあげることを忘れないようにしましょう。

自家受精はあくまでも同じ遺伝子型の個体どうしを交配することです。あとの問題の自由交配とは解き方が異なるので、解き方を混合しないように注意しましょう。

問題２(3)．自家受精の解き方で解こう！

この問題は遺伝の問題です。問題２(2)と解き方は同じで、自家受精の解き方になります。

この問題の流れは、下のスライド５のようになります。

スライド５：自家受精によるF4の導き方

解き方は問題２(2)と同じなので解説は省略します。ちなみに、最後に約分を忘れないようにしましょう。

問題３．自由交配の解き方を理解しよう！

この問題は遺伝の問題です。新しく“自由交配”という要素が加わった問題でした。

自由交配とは、集団内で自由に交配が行われることです。例えば、100個体の集団が自由交配を行った場合、個体同士の交配は任意となります。自家受精は同じ遺伝子型どうしの交配でしたが、自由交配では集団内の個体が自由に交配します。

では、自由交配はどのように解くのでしょうか。実際の解き方では、

集団内の個体から生じる配偶子の遺伝子型の分離比を求める。
集団内の配偶子（雄性配偶子と雌性配偶子）の交配を行う。

という２つの手順を行います。

まずは、①の集団から生じる配偶子の遺伝子型の分離比の求め方を説明します。スライド６は考え方の基本となる部分の説明スライドです。下の注釈まで合わせて見てください。（それぞれの母細胞が３個だと例にしています。）

スライド６：配偶子の分離比の比率の考え方（基礎編）

【スライド６の考え方】

１個のRRの遺伝子型の花粉母細胞からは４個の遺伝子型がRの精細胞が生じ、また1個のRrからは２個のRの精細胞と２個のrの精細胞が生じる。

また、１個のRRの遺伝子型の花粉母細胞からは１個の遺伝子型がRの精細胞が生じ、また1個のRrからは0.5個のRの卵細胞と0.5個のrの卵細胞が生じる。

１個の母細胞から生じる精細胞と卵細胞の個数は異なるが、結果として生じる遺伝子型の比率は同じになる。（⇒スライド７で数字を変える。）

上のスライド６から、雄性配偶子も雌性配偶子も個体から生じる分離比の比率は同じになることがわかります。たとえ、１つの細胞、１つの個体から生じる精細胞と卵細胞の個数には違いがあっても同じ分離比の比率になります。このことから、RR：Rr：rr＝２：３：１の比率で個体が存在する集団の配偶子の遺伝子型の分離比は、次のスライド７のように求めます。