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とあるモデル生物(魚)を用いて、系統間で多型を示す表現型を制御する遺伝子を同定する実験をしています。
異なる2つの系統(F0)同士の交配からF1を作出し、F1同士の交配によりF2を作出します。
F0、F1、F2をとある実験条件にさらして、それぞれの世代が示す表現型を調べます。その後、DNAマーカーを用いて、求める表現型(例えば、体重の増加量が大きい)を示すF2個体が共通して持つDNA配列を挙げ、その表現型を制御する遺伝子を絞っていきます。

という背景のもと、2つ質問があります。
(1)どうして交配する時間と手間をかけてまで、F2世代を作出し、表現型解析をし、DNA領域を絞るのでしょうか?
F0世代で求める表現型を示す系統内で共通して持つDNA配列を絞った方が時間がかからないので楽ではないでしょうか?

(2)F0およびF1の表現型を調べる理由は何でしょうか?
F2からDNA配列を絞っていくので、必要ないようにも思います。

長くなりましまが、以上です。
よろしくお願い致します。

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A 回答 (1件)

遺伝学は専門外ですが、理屈から考えてみました。



(1)
系統Aと系統Bがあるとして、Aに特有の表現型を調べたいなら、AとBのゲノムを比べて、Aに特有の部分が表現型を規定している可能性がある、という考え方でしょうか。それもひとつの手ですが、AとBのゲノム配列が100%決定されている必要がありますし、Aに特有な部分と言っても膨大な量にのぼる可能性があります。その場合、その次の実験を考えると、絞り込みというには足りない可能性があります。

それよりは、AとBを交配して、下の世代で表現型に連鎖したマーカーを探していくほうが、確実にゲノム上の1か所に収束させていくことができるので、結果的には早いと思います。

(2)
F0の表現型は出発点なので当然調べる必要がありますね。また、有用なF2を得るにはF1で表現型がある個体とない個体を交配する必要があると思うので、その点でF1の表現型も調べる必要があるのではないでしょうか。
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よろしくおねがいします。

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実際の現場では、トランスジェニックは、特に外来の遺伝子を染色体上の不特定の場所に挿入させることをさします。たとえば、ある変異の原因遺伝子がこれであるということを証明するために、正常な遺伝子を導入することで変異体の表現型が回復するかどうかを見るような場合に使います。マウスでは、受精卵にDNAを注射して、妊娠マウスに借り腹させて作成します。

ノックアウトは、ある遺伝子をつぶしたときにどういう異常が起こるかを見るために行われます。これは、狙った遺伝子と相同な配列を持ち、内部に遺伝子の機能を失わせるような欠失や挿入、あるいはストップコドンなどを導入したDNAを入れて、相同組み換えによってゲノム上の遺伝子と入れ替えることによって行います。うまく相同組み換えがおこる頻度は非常に低いので、受精卵に注射するのではなく、細胞培養実験のテクニックを利用して、多数の胚性幹細胞(ES cell)に、どばっとDNAを導入して、そのなかから、うまくいったものをスクリーニングするという方法がとられます。これを、別に採取した胚に移植して作成します。詳しいことは割愛します。

ノックインは、ノックアウトと同様に作成しますが、ゲノム上の遺伝子と入れ替える部分に、何か機能的な遺伝子を入れておくところが違います。たとえば、ある遺伝子の内部にGFP(クラゲ由来の蛍光たんぱく質)遺伝子を導入すると、その遺伝子の発現する場所や時期が、蛍光によってモニターできるようになります。最近では、ノックアウトを目的とする場合でも、発現の指標となるような遺伝子のノックインが同時にできるようにデザインすることが普通になってきました。

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参考URL:http://opbs.okstate.edu/~melcher/MG/MGW2/MG234.html

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