被子植物の種子は、受精卵からできた胚と、それを包む種皮などからなる。次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。
エンドウの成熟した種子では、発芽のときに使われる養分が、おもに（ a ）に蓄えられている。このような種子を（ b ）という。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 胚乳 | 有胚乳種子 |
| イ | 胚乳 | 無胚乳種子 |
| ウ | 子葉 | 有胚乳種子 |
| エ | 子葉 | 無胚乳種子 |
種子の形成と植物の発生
受精卵から胚球・胚柄を経て子葉・幼芽・胚軸・幼根ができる過程、有胚乳種子と無胚乳種子（エンドウ・ナズナなど）の違い、花の器官の形成（ABC モデル）について、正しい記述を選べる
前提
- 被子植物の配偶子形成と重複受精 （高校生物 遺伝と生殖・発生（知識））
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説明
重複受精のあと、受精卵がどのように分裂して種子の中の胚（子葉・幼芽・胚軸・幼根）になるのか、胚乳が種子に残るかどうかで種子が 2 種類に分かれることを整理します。また、花のがく片・花弁・おしべ・めしべがどの遺伝子のはたらきの組み合わせで決まるかを説明する ABC モデルを理解し、遺伝子がはたらかなくなった突然変異体の花のつくりを予想できるようにします。植物の発生についての正誤判定や、ABC モデルを使った考察の問題で使います。
なぜそうしてよいのか
胚のでき方：重複受精でできた受精卵（）は体細胞分裂をくり返し、胚珠の珠孔側にのびる胚柄と、その先の胚球に分かれます。胚柄は胚球を胚乳の中へ押し出して栄養を受け取りやすくする役割をもち、やがて退化します。胚球はさらに分裂・分化して、子葉・幼芽（将来の茎の先端や葉）・胚軸（子葉の付け根から下の部分）・幼根（将来の根）をもつ胚になります。同じころ、胚乳（）が胚の栄養を蓄え、珠皮が種皮になり、胚珠全体が種子になります。
有胚乳種子と無胚乳種子：イネやカキのように、発芽のための栄養を胚乳に蓄えたまま成熟する種子を有胚乳種子といいます。一方、エンドウやナズナでは、種子ができる途中で胚乳の栄養が子葉に吸収され、成熟した種子には胚乳がほとんど残りません。このような種子を無胚乳種子といい、栄養は大きく発達した子葉に蓄えられています。無胚乳種子でも、重複受精が起こらず胚乳が初めからできないわけではありません。
ABC モデル：花は外側から、がく片・花弁・おしべ・めしべの 4 つの領域（第 1〜第 4 領域）からなります。シロイヌナズナの研究から、これらは A・B・C の 3 種類の遺伝子（クラス）の組み合わせで決まると説明されます。A は第 1・2 領域、B は第 2・3 領域、C は第 3・4 領域ではたらき、A だけ → がく片、A と B → 花弁、B と C → おしべ、C だけ → めしべ になります。また A と C は互いのはたらきをおさえ合っていて、一方がはたらかなくなると、もう一方がすべての領域ではたらくようになります。このように、遺伝子の組み合わせが位置ごとに違うことで、同じ茎頂の細胞から 4 種類の器官ができます。
手順
胚の発生の記述なら、受精卵 → 胚球と胚柄 → 胚（子葉・幼芽・胚軸・幼根）の順と、胚柄はやがて退化することと照らし合わせる
種子の種類の記述なら、栄養をどこに蓄えるかで判断する（胚乳に蓄える有胚乳種子：イネ・カキなど、子葉に蓄える無胚乳種子：エンドウ・ナズナなど）
ABC モデルでは、まず正常な花で各領域ではたらく遺伝子を書く（第 1：A、第 2：A＋B、第 3：B＋C、第 4：C）
はたらかなくなった遺伝子を各領域から除く。A がはたらかなければ C が全領域に、C がはたらかなければ A が全領域に広がる
残った遺伝子の組み合わせを器官に読みかえる（A のみ → がく片、A＋B → 花弁、B＋C → おしべ、C のみ → めしべ）
例題
シロイヌナズナの花は、外側から第 1 領域〜第 4 領域にそれぞれがく片・花弁・おしべ・めしべがつくられる。ABC モデルにもとづくと、B クラスの遺伝子がはたらかなくなった突然変異体の花では、第 1 領域〜第 4 領域にそれぞれ何がつくられるか。正しい組み合わせを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
| 第 1 領域 | 第 2 領域 | 第 3 領域 | 第 4 領域 | |
|---|---|---|---|---|
| ア | がく片 | がく片 | めしべ | めしべ |
| イ | めしべ | おしべ | おしべ | めしべ |
| ウ | がく片 | 花弁 | 花弁 | がく片 |
| エ | 花弁 | 花弁 | おしべ | おしべ |
選択肢の記号を答えよ。
例題の解答
手順 3: 正常な花では、第 1 領域：A、第 2 領域：A＋B、第 3 領域：B＋C、第 4 領域：C がはたらく。
手順 4: B がはたらかないので各領域から B を除くと、第 1 領域：A、第 2 領域：A、第 3 領域：C、第 4 領域：C となる。A と C ははたらいているので、どちらかが全領域に広がることはない。
手順 5: A のみ → がく片、C のみ → めしべ と読みかえると、第 1〜第 4 領域は がく片・がく片・めしべ・めしべ となる。
よって正しいものはア。（イは A がはたらかない場合、ウは C がはたらかない場合にあたる。）
答え: ア
よくある誤り
無胚乳種子では重複受精が起こらず、胚乳が初めからつくられないとしてしまう誤り。正しくは、エンドウやナズナでも重複受精で胚乳（）はできるが、種子ができる途中で栄養が子葉に吸収され、成熟した種子に胚乳がほとんど残らない
胚柄が胚の一部となって幼根や胚軸になるとしてしまう誤り。正しくは、胚柄は胚球を胚乳の中へ押し出す役割をもち、やがて退化する。子葉・幼芽・胚軸・幼根は胚球からできる
B がはたらかないと、B のはたらいていた第 2・3 領域に何もできないとしてしまう誤り。正しくは、残った遺伝子で器官が決まり、第 2 領域は A のみ → がく片、第 3 領域は C のみ → めしべになる
A がはたらかないとき、第 1・2 領域は B だけ、あるいは何もないとしてしまう誤り。正しくは、A と C は互いにおさえ合っているので、A がはたらかないと C が全領域に広がり、第 1〜4 領域は C、B＋C、B＋C、C となって めしべ・おしべ・おしべ・めしべ になる
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。