三遺伝子交雑計算機 - 無料のパンネット方形図ジェネレーター

三遺伝子雑種交配計算機とは何ですか？

三遺伝子交雑計算機は、2つの親が3つの異なる遺伝子で異なる場合に、子孫の遺伝子型と表現型を予測する。交雑に対応する完全な8×8のパネット方眼を作成し、得られた表現型比を合計する。この作業は手作業では長時間かかる。

三遺伝子雑種交配では、単一遺伝子雑種交配（1つの遺伝子）や二遺伝子雑種交配（2つの遺伝子）とは異なり、3組の遺伝子を同時に追跡します。各遺伝子は独立に遺伝するため、3つの遺伝子では、1つまたは2つの場合よりもはるかに多くの子の組み合わせが生じます。

遺伝学の基本用語

• 遺伝子：種子の色など、1つの形質に関する指示を担うDNAの一部分。
• 対立遺伝子：遺伝子の1つの型。遺伝子には優性対立遺伝子と劣性対立遺伝子があります。
• 優性対立遺伝子：大文字（A、B、C）で表します。1コピーあれば優性形質が現れます。
• 劣性対立遺伝子：小文字（a、b、c）で表します。劣性形質が現れるには2コピー必要です。
• 遺伝子型：生物が各遺伝子について持つ対立遺伝子の組、たとえばAaBbCc。
• 表現型：遺伝子型に基づいて実際に現れる形質。
• ホモ接合型：遺伝子について両方の対立遺伝子が同じ状態。たとえばAAやaa。
• ヘテロ接合型：2つの対立遺伝子が異なる状態。たとえばAa。

計算機に入力する遺伝子型の形式

各遺伝子型はちょうど6文字で構成します。2文字からなる遺伝子対が3組必要です。各対では同じ文字を使い、大文字と小文字を1つずつにするか、同じ大小文字を2つ使います。

各対では大文字を先に置きます。計算機はAaを受け付けますが、aAは無効な形式として拒否します。大文字と小文字の順序を確認し、劣性文字が先にある対を無効と判定するためです。いずれかの親の遺伝子型がこの検査に通らない場合、ツールはエラーを表示し、パネット方眼を生成しません。

有効な例：AaBbCc、AABBCC、aabbcc、AABbcc。 無効な例：aAbBcC（文字の順序が誤り）、AaBb（遺伝子が二つだけ）、AaBbCcDd（遺伝子が四つ）、AbCdef（対の中で文字が一致していない）。

三遺伝子雑種交配の計算方法

1. 各親の配偶子を求める。 3組すべてがヘテロ接合型（AaBbCc）の親は、各対から1つの対立遺伝子を伝えられます。したがって、2 × 2 × 2 = 8種類の配偶子の組み合わせが可能です：ABC、ABc、AbC、Abc、aBC、aBc、abC、abc。

2. パネット方眼を作成する。 一方の親の8個の配偶子を上端に横に並べ、もう一方の親の8個の配偶子を左側に縦に並べます。これにより、子孫に生じうる遺伝子型ごとに一つずつ、8×8、合計64個のマスからなる格子ができます。

3. 表現型を読み取る。 各マスの遺伝子型で、遺伝子ごとに、その対の対立遺伝子のうち少なくとも一つが大文字であれば、子には優性形質が現れます。そうでない場合は劣性形質が現れます。

4. 表現型を合計する。 64個のマスが、8種類の可能な表現型の組み合わせ（ABC、ABc、AbC、Abc、aBC、aBc、abC、abc）のそれぞれにいくつ該当するかを数えます。

この方法は独立の法則に基づいています。三つの遺伝子が別々の染色体上にあるか、同じ染色体上でも十分に離れていて、それぞれが独立に遺伝する必要があります。同じ染色体上で近接している遺伝子（連鎖遺伝子）は、これらの比に従いません。

三遺伝子雑種交配の公式

3つの遺伝子が独立に分配されるため、特定の形質の組み合わせが生じる確率は、各遺伝子単独での確率の積です。

P（形質Aかつ形質Bかつ形質C）= P（形質A）×P（形質B）×P（形質C）

3つすべてがヘテロ接合型の個体同士（AaBbCc × AaBbCc）の交配では、各遺伝子単独で標準的な単一遺伝子雑種交配の比3優性：1劣性になります。3つの遺伝子を組み合わせると、この比を3乗します。

（3：1）³ = 27：9：9：9：3：3：3：1

これは、遺伝学の教科書に示されている三遺伝子雑種交配の標準的なF2比です。

これら8つの数を合計すると64になり、パネット方眼の64個のマスと一致します。この64個の集団では：

• 27個の子（42.19%）に3つすべての優性形質が現れる
• 9個の子（14.06%）に、劣性形質が1つある3種類の組み合わせがそれぞれ現れる
• 3個の子（4.69%）に、劣性形質が2つある3種類の組み合わせがそれぞれ現れる
• 1個の子（1.56%）に3つすべての劣性形質が現れる

例：AaBbCc × AaBbCc

3つすべての遺伝子がヘテロ接合型である2つの親を交配します。両方が同じ8種類の配偶子（ABC、ABc、AbC、Abc、aBC、aBc、abC、abc）を作るため、パネット方眼にはそれらの配偶子をあらゆる組み合わせで対にした64個のマスができます。

64個のマスすべてについて表現型を数えると、次のようになります。

これは古典的な27:9:9:9:3:3:3:1の比です。この比が成り立つのは、両方の親が三つすべての遺伝子についてヘテロ接合であり、各遺伝子が完全優性を示す場合に限られます。

この比が当てはまらない場合

標準的な27:9:9:9:3:3:3:1の比が崩れる状況もいくつかある。

• 連鎖遺伝子：同じ染色体上で近接する遺伝子は、偶然に予測されるよりも高い頻度で一緒に遺伝します。
• 不完全優性または共優性：単純な優性・劣性のパターンに従わない遺伝子もあり、そのため表現型の分類が変わります。
• エピスタシス：ある遺伝子が別の遺伝子の作用を隠したり変化させたりすることがあります。
• 標本数が少ない場合：実際の一腹の子や種子の集団は64よりはるかに小さいため、観測される数は偶然によって理論比からずれることがあります。

背景

パネット方眼は、この図を考案したイギリスの遺伝学者レジナルド・パネットにちなんで名付けられました。これは、グレゴール・メンデルが最初に説明した交雑を視覚化するもので、メンデルは1866年にエンドウの実験を発表しました。その論文は、この計算機が適用する遺伝の法則を示したものです。

よくある質問

三遺伝子雑種交配とは何ですか？ 3つの異なる遺伝子を同時に追跡する、2つの生物間の交配です。各遺伝子には優性対立遺伝子と劣性対立遺伝子があります。

三重ヘテロ接合体は何種類の配偶子を作りますか？ 8種類です。遺伝子型AaBbCcの親は、各遺伝子対がどちらか一方の対立遺伝子を独立に提供できるため、2³ = 8種類の配偶子を作ります。

AaBbCc × AaBbCc の表現型比はどのようになるか。 27:9:9:9:3:3:3:1で、子孫全体64個のうちの比である。これは、独立の法則と3つすべての遺伝子で完全優性が成り立つことを仮定している。

計算機には遺伝子型をどのように入力すればよいですか？ ちょうど6文字を使い、各対では大文字を小文字より先に置きます。たとえばAaBbCcです。計算機はaAbBcCのような遺伝子型を拒否します。各対で劣性文字が優性文字より先に現れるためです。

同じ染色体上で連鎖している遺伝子にも使えますか？ いいえ。計算機は独立の分配を前提としています。連鎖遺伝子は標準比から予測されるよりも高い頻度で一緒に遺伝するため、別の計算法が必要です。

検定交雑とは何ですか？ 優性表現型を示す生物を3重劣性型（aabbcc）と交配し、未知の親が各遺伝子についてホモ接合型かヘテロ接合型かを調べる方法です。ヘテロ接合型の親は複数の異なる表現型を持つ子を生じますが、優性ホモ接合型の親は、すべての子に優性表現型が現れます。

参考文献

1. OpenStax, Rice University. Biology 2e, 第12.3節 "Laws of Inheritance". Biology 2e: Laws of Inheritance — 三遺伝子雑種のF2比 27:9:9:9:3:3:3:1、2ⁿ 個の配偶子、積の法則、連鎖遺伝子。
2. OpenStax, Rice University. Biology 2e, 第12.2節 "Characteristics and Traits". Biology 2e: Characteristics and Traits — レジナルド・パネットが考案したパネット方眼。
3. OpenStax, Rice University. Biology 2e, 第12.1節 "Mendel's Experiments and the Laws of Probability". Biology 2e: Mendel's Experiments — メンデルは Experiments in Plant Hybridization を 1866 年に発表した。