遺伝と生殖・発生（知識）

減数分裂は、生殖細胞がつくられるときに起こる細胞分裂で、連続した 2 回の分裂（第一分裂と第二分裂）からなる。減数分裂の過程に関する記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　減数分裂が始まる前の間期に、DNA が複製される。
• イ　第一分裂の前期に、相同染色体どうしが対合して二価染色体ができる。
• ウ　第一分裂では、それぞれの染色体の染色分体が分かれて両極に移動する。
• エ　第一分裂が終わったあと、第二分裂が始まる前に、DNA が再び複製される。
• オ　核相が $2n$ の母細胞 1 個から、核相が $n$ の細胞が 4 個できる。

エンドウの種子の形には、顕性形質の「丸」と潜性形質の「しわ」がある。丸い種子をつくる個体には、遺伝子型が $AA$ のものと $Aa$ のものがあり、見かけだけでは区別できない。そこで、遺伝子型を調べたい個体を、潜性の遺伝子についてホモ接合の個体（遺伝子型 $aa$）と交配し、生じた子の表現型の分離比から、調べたい個体の遺伝子型を判定する。このような交配を何というか。漢字で答えよ。

動物の精子と卵の形成について述べた文として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　1 個の一次精母細胞から、減数分裂によって 4 個の精細胞ができる。
• イ　1 個の一次卵母細胞から、減数分裂によって 4 個の卵ができる。
• ウ　精原細胞と卵原細胞は、始原生殖細胞から生じ、体細胞分裂をくり返して数を増やす。
• エ　減数分裂でできる極体は、卵に比べて細胞質がきわめて多い。
• オ　精細胞は、形を大きく変えて精子になる。

ある生物で、2 つの遺伝子 $A$（$a$）と $B$（$b$）が同じ 1 本の染色体上に存在している。このため、減数分裂のときにこれらの遺伝子は別々に分配されず、同じ染色体に乗ったまま、行動をともにして配偶子に入る傾向がある。このように、同じ染色体上にある複数の遺伝子が、行動をともにして遺伝する現象を何というか。漢字で答えよ。

カエルなどの脊椎動物の胚では、原腸胚の時期に外胚葉・中胚葉・内胚葉の 3 つの胚葉が区別できるようになり、それぞれの胚葉からさまざまな器官が分化する。胚葉とそこから分化する器官の対応について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　皮膚の表皮は、内胚葉から分化する。
• イ　脳や脊髄は、中胚葉から分化する。
• ウ　骨格筋や心臓は、中胚葉から分化する。
• エ　肝臓やすい臓は、外胚葉から分化する。

被子植物では、花粉管の中の 2 個の精細胞のうち、1 個が胚のうの卵細胞と、もう 1 個が中央細胞（2 個の極核をもつ）と合体する重複受精が行われ、やがて種子ができる。体細胞の核相が $2n$ の被子植物について、次のア〜オの細胞（またはそれをつくる細胞）のうち、核相が $2n$ であるものを、すべて選べ。

• ア　胚のうの卵細胞
• イ　種子の胚の細胞
• ウ　種子の胚乳の細胞
• エ　種子の種皮の細胞
• オ　花粉管の中の精細胞

イモリの初期原腸胚から原口背唇部を切り取り、別の初期原腸胚の腹側に移植した。すると、移植片が接した腹側の外胚葉から本来はできないはずの神経管がつくられ、移植を受けた胚の腹側にもう 1 つの胚（二次胚）が形成された。

この実験のように、胚のある部分が、接する他の部分にはたらきかけて、その部分の分化の方向を決めるはたらきを、一般に何というか。漢字 2 文字で答えよ。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ショウジョウバエの卵には、母親の遺伝子からつくられた mRNA などの母性因子が蓄えられている。ビコイド遺伝子の mRNA は卵の（ a ）に、ナノス遺伝子の mRNA は卵の（ b ）に局在している。受精後、これらの mRNA が翻訳されてできたタンパク質は胚の中に拡散して濃度勾配をつくり、その濃度が位置情報となって、胚の前後軸が決まる。

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。

ショウジョウバエの野生型の成虫と、ある突然変異体の成虫のからだを観察し、次の表の結果を得た。

この結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　分節遺伝子に突然変異が起こり、体節の数が野生型より増えた。
• イ　母性因子であるビコイドがはたらかず、頭部が形成されなかった。
• ウ　胸部で脚がつくられなくなり、そのかわりに頭部で脚がつくられた。
• エ　ホメオティック遺伝子に突然変異が起こり、頭部の体節に胸部の体節の性質が与えられた。

動物の減数分裂について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　DNA の複製は、第一分裂の前の間期に起こり、第一分裂と第二分裂の間にももう一度起こる。
• イ　相同染色体どうしが対合して二価染色体ができるのは、第二分裂の前期である。
• ウ　対合した相同染色体の間で染色体の一部が交換される乗換えは、第一分裂の前期に起こる。
• エ　第一分裂では、二価染色体をつくる相同染色体ではなく、各染色体の染色分体どうしが分かれる。
• オ　1 個の母細胞（$2n$）から減数分裂によって生じる細胞は 2 個で、その核相は $n$ である。

次の文は、ウニの受精について述べたものである。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、下の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ウニの精子が卵を取り囲むゼリー層に達すると、精子の頭部の先端にある小胞から、卵を包む層を分解する酵素などの内容物が放出される。続いて、精子の頭部ではアクチンフィラメントの束が形成され、これを含む突起が伸びる。この一連の反応を（　a　）という。その後、精子が卵の細胞膜に達して両者の細胞膜が融合すると、卵の細胞膜の直下に多数存在する（　b　）の内容物が卵の細胞膜と卵黄膜の間に放出される。その結果、卵黄膜が細胞膜から離れて受精膜となり、ほかの精子の進入が妨げられる。

ある被子植物は、種子の中に胚乳が発達する有胚乳種子をつくる。この植物のある形質に関わる核内の遺伝子には、対立遺伝子 $A$ と $a$ がある。遺伝子型 $aa$ の個体のめしべに、遺伝子型 $AA$ の個体の花粉を受粉させたところ、重複受精が起こって種子ができた。この種子について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、突然変異は起こらないものとする。

• ア　胚の細胞の遺伝子型は $Aa$ であり、胚乳の細胞の遺伝子型は $AAa$ である。
• イ　胚の細胞の遺伝子型は $Aa$ であり、胚乳の細胞の遺伝子型は $Aaa$ である。
• ウ　胚の細胞の遺伝子型は $Aa$ であり、種皮の細胞の遺伝子型も $Aa$ である。
• エ　胚乳の細胞の遺伝子型は $Aa$ であり、胚乳は精細胞と卵細胞の受精によってできる。
• オ　胚乳の細胞の遺伝子型は $aa$ であり、胚乳は中央細胞が受精せずに発達してできる。

ショウジョウバエの常染色体上にある遺伝子 $M$ と、その機能を失った潜性の対立遺伝子 $m$ について、次の実験 1・2 を行った。

実験 1 いろいろな遺伝子型の雌と雄を交配し、得られた胚（受精卵から発生した胚）の前後軸に沿った構造を調べた。結果は次の表のとおりである。

実験 2 遺伝子型 $mm$ の雌が産んだ受精卵に、正常な卵（$MM$ の雌が産んだ卵）の前端部の細胞質を注入した。前端部に注入した卵では、ほぼ正常な胚が生じた。卵の中央部に注入した卵では、中央部に頭部の構造が生じ、その両側に後方の構造が生じた。

実験 1・2 の結果からわかることとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　胚の前後軸に沿った構造は、胚自身の遺伝子型によって決まる。
• イ　$M$ の産物は、雌の体内で卵がつくられるときに卵の前端部に蓄えられ、頭部と胸部の形成に必要である。
• ウ　$M$ の産物は、受精のときに精子によって卵に持ち込まれ、頭部と胸部の形成に必要である。
• エ　$M$ の産物は、受精後に胚自身の核で $M$ が転写されてつくられ、頭部と胸部の形成に必要である。
• オ　卵の前端部の細胞質にある物質は、注入した場所に関係なく、つねに卵の前端に頭部をつくらせる。

イモリの初期原腸胚を用いて、次の実験を行った。色の異なる 2 種類のイモリを用意し、一方の胚の原口背唇部（原口の動物極側のくちびるの部分）を切り取って、もう一方の胚の、将来腹側の表皮になる予定の領域に移植した。

その結果、移植を受けた胚には、本来の胚のほかに、腹側にもう 1 つの胚（二次胚）が形成された。二次胚を調べると、脊索の大部分は移植片に由来する細胞でできていたが、神経管や体節の多くは、移植を受けた胚の細胞でできていた。

この実験の原口背唇部のように、自らは主に脊索などに分化するとともに、接する胚の領域にはたらきかけて神経管などの分化を引き起こし、胚のからだの構造をつくらせる胚の領域を何というか。漢字 3 文字で答えよ。

ショウジョウバエの胚の前後軸の形成と体節の分化について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　ビコイド遺伝子の mRNA は、母親の体内で卵がつくられる過程で、卵の後端側にかたよって蓄積される。
• イ　ナノス遺伝子からつくられるタンパク質は、受精後に胚の前方で多く合成され、前方から後方に向かって濃度勾配をつくる。
• ウ　分節遺伝子は、ギャップ遺伝子、ペアルール遺伝子、セグメントポラリティー遺伝子の順にはたらき、胚を区切る領域をしだいに細かく決めていく。
• エ　ホメオティック遺伝子に突然変異が起こると、胚の体節の数が減り、いくつかの体節が失われる。
• オ　ホメオティック遺伝子と同じなかまの遺伝子はショウジョウバエなどの昆虫だけがもち、マウスやヒトなどの脊椎動物はもたない。

被子植物の配偶子の形成、受精および種子の形成について述べた文として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　花粉管の中にできた 2 個の精細胞のうち、一方は卵細胞と受精し、もう一方は助細胞と受精する。
• イ　胚のう母細胞の減数分裂でできた細胞のうち 1 個が胚のう細胞となり、胚のう細胞は核分裂を 3 回くり返して、8 個の核をもつ胚のうになる。
• ウ　受精卵は分裂して胚球と胚柄になり、このうち胚柄から子葉・幼芽・胚軸・幼根が分化する。
• エ　中央細胞にある 2 個の極核と精細胞の核が合わさってできる胚乳核の核相は $3n$ である。
• オ　エンドウやナズナの種子では胚乳がほとんど発達せず、発芽に使われる栄養分は主に子葉に蓄えられる。

ある動物において、遺伝子 $A$ と $a$、$B$ と $b$、$D$ と $d$ はそれぞれ対立遺伝子であり、$A$、$B$、$D$ は $a$、$b$、$d$ に対してそれぞれ顕性である。遺伝子型 $AABBDD$ の個体と $aabbdd$ の個体を交配して、${\mathrm{F}}_1$（遺伝子型 $AaBbDd$）を得た。この ${\mathrm{F}}_1$ に遺伝子型 $aabbdd$ の個体を交配（検定交雑）し、生まれた子 1000 個体の表現型を調べた。表 1 は遺伝子 $A$・$B$ に注目した結果、表 2 は遺伝子 $A$・$D$ に注目した結果である。なお、$[AB]$ は $A$ と $B$ の両方の形質が現れた表現型を表し、ほかも同様である。また、突然変異は起こらなかったものとする。

表 1

表 2

この実験の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　遺伝子 $A$ と $B$ は異なる染色体上にあり、${\mathrm{F}}_1$ が配偶子をつくる際に互いに独立に分配された。
• イ　表現型 $[Ab]$ と $[aB]$ の子が生じたのは、遺伝子型 $aabbdd$ の親が配偶子をつくる減数分裂で乗換えが起こったためである。
• ウ　表現型 $[Ab]$ と $[aB]$ の子が生じたのは、${\mathrm{F}}_1$ の減数分裂の第一分裂前期に、対合した相同染色体の間で乗換えが起こり、遺伝子 $A$（$a$）と $B$（$b$）の間で染色体の一部が交換されたためである。
• エ　表現型 $[Ab]$ と $[aB]$ の子が生じたのは、${\mathrm{F}}_1$ の減数分裂の第二分裂で、同じ染色体の姉妹染色分体の間で乗換えが起こったためである。
• オ　遺伝子 $A$ と $D$ は同じ染色体上にあり、その間では乗換えがほとんど起こらない。

ショウジョウバエの発生のしくみについて述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　未受精卵の中では、ビコイド遺伝子の mRNA は卵の前端に、ナノス遺伝子の mRNA は卵の後端に、それぞれかたよって分布している。
• イ　受精後に合成されたビコイドタンパク質は前端から後方へ広がって濃度勾配をつくり、胚の各部の細胞はその濃度を位置情報として、前後軸に沿った位置に応じた遺伝子を発現する。
• ウ　分節遺伝子は、ギャップ遺伝子、ペアルール遺伝子、セグメントポラリティ遺伝子の順にはたらき、胚を前後軸に沿って次第に細かく区画していく。
• エ　ビコイド遺伝子のはたらきを失った遺伝子をホモ接合でもつ雌を、正常な雄と交配して得られた胚は、雄から正常なビコイド遺伝子を受け継ぐので、頭部や胸部が正常に形成される。
• オ　ホメオティック遺伝子に突然変異が起こると、ある体節に本来とは別の体節の構造がつくられることがあり、触角ができるはずの位置に脚ができる突然変異体も知られている。