栄養生殖と種子生殖 ― 染色体数と子の形質の現れ方の違いをどう説明するか
Mさんは、理科室で植物の細胞とふえ方について観察を行った。ホウセンカの根の先端を染色して顕微鏡で観察すると、細胞が分裂している像が数多く見られ、1つの細胞の染色体は24本であった。同じ株の花を観察し、めしべの子房にある胚珠と、おしべのやくの中で作られる精細胞についても染色体数を調べた。また、ジャガイモのいもを親の株から切り離して畑に植えて育てたところ、親の株とよく似た形質の子ができた。一方、同じ株から採ったホウセンカの種子30粒をまいて育てたところ、花の色が親の株と異なる子がいくつか見つかった。観察には同じ倍率の顕微鏡を使い、染色体の数は分裂している細胞のうち染色体がはっきり見える時期の像で数えた。ホウセンカは同じ畑で何年も栽培されており、まわりの株から花粉が運ばれてくる可能性がある。Mさんは結果を表にまとめ、栄養生殖でふえる植物と種子でふえる植物では、子の形質の現れ方に違いがあることに気づき、その理由を細胞分裂と生殖の仕組みから考えた。
1. ホウセンカの根の先端の細胞、胚珠の中の卵細胞、精細胞、受精卵の染色体数はそれぞれ何本か。また、根の先端で細胞分裂が盛んな理由と、分裂の前後で染色体数が保たれる仕組みを説明せよ。
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1. 染色体数 ・根の先端の細胞（体細胞）：24本 ・卵細胞：12本（減数分裂で半分になる） ・精細胞：12本 ・受精卵：12 ＋ 12 ＝ 24本（受精でもとどおりになる）
2. 根の先端で分裂が盛んな理由 根の先端は新しい細胞をつくり続けて根を伸ばす場所であり、体細胞分裂を繰り返す細胞が集まっている。だから分裂中の像が数多く観察できる。
3. 染色体数が保たれる仕組み 体細胞分裂では、分裂の直前に染色体が複製されて2倍になり、その後、1本ずつが左右に分かれて2つの娘細胞に等しく分配される。その結果、それぞれの細胞の染色体数は元の細胞と同じ24本になる。 なお、分裂の終わりごく短時間は1つの細胞に48本分の染色体があるが、2つの細胞に分かれた後は24本ずつになる。
ポイント：体細胞分裂は「数が変わらない分裂」、減数分裂は「半分になる分裂」と区別して押さえる。
2. ジャガイモのいもから育てた子が親の株とよく似ている理由と、ホウセンカの種子から育てた子に親と違う花色のものが現れた理由を、細胞分裂と生殖の仕組みに関連づけて説明せよ。
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1. ジャガイモの場合 いもは親の株の体細胞が分裂してできたもので、いもを植えて育つ新しい株は、体細胞分裂だけでふえたものである。減数分裂も受精も起こらないので、遺伝子の組み合わせは親の株と基本的に同じになる。だから親とよく似た形質の子ができる。
2. ホウセンカの場合 ホウセンカは花の中で受精して種子をつくる。卵細胞も精細胞も減数分裂でつくられるので、持っている遺伝子は親の半分ずつであり、しかもどちらの遺伝子が入るかは組み合わせで決まる。さらに、まわりの株の花粉が運ばれてくる可能性もある。そのため、子の遺伝子の組み合わせは親と同じにならず、親と違う花色の子が現れることがある。
3. まとめ ・栄養生殖（体細胞分裂のみ）→ 子は親とほぼ同じ ・種子生殖（減数分裂＋受精）→ 子は親と異なることがある 同じ「ふえる」現象でも、どの分裂と生殖の様式によるかで子の多様性が変わる。
3. 同じ株から採った種子をまいても、親と同じ花色の子と違う花色の子が混ざるのはなぜか、遺伝子の観点から説明せよ。また、花色が違う子ができたからといって、すぐに突然変異とはいえない理由も述べよ。
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1. 花色が混ざる理由 花の色に関する遺伝子は、ふつう1つの細胞に対になって2つ存在する。減数分裂で卵細胞や精細胞をつくるとき、この2つのうちどちらか一方だけが入る。したがって、同じ株からできた種子でも、卵細胞に入る遺伝子と、花粉から入る精細胞の遺伝子の組み合わせが子ごとに変わる。組み合わせによって現れる花色が変わるため、親と同じ色の子も違う色の子も生じる。
2. 突然変異と決めつけられない理由 突然変異は遺伝子そのものが変化する現象で、起こる頻度は低い。一方、花色の違いは、もともと親が持っていた遺伝子の組み合わせの違い（減数分裂での分かれ方や、別の株の花粉による組み合わせ）でも十分に説明できる。 したがって、子の花色が親と違うというだけで突然変異と判断するのは早計である。
3. 見分けるための考え方（例） その花色の違う子を自家受粉させて次代の花の色の現れ方を調べる、同じ条件で多数の種子を育てて出現の割合を調べる、まわりの株の花粉の影響を排除して栽培する、などの方法で確かめる必要がある。